测量实体截面图的超声系统技术方案

一套测定具有两个相对表面物体横截面图的系统由以下几部分组成：具有参考面的超声波传感器；厚度测量装置，使传感器发射和接收超声波能量，确定参考面与反射面之间的距离；支撑传感器的支架；使支架沿直线路径运动的导向装置；位置测定装置，可确定支架相对于参考点的位置；将导向装置固定在物体上的部件；信号处理装置，相应于支架的位置产生相对面之间的距离指示。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是与实体的探伤有关的，例如发电机的卡环这样的物体探伤，特别是它可以沿着一个给定轴线间接测定一个物体的截面图。在工业生产中，对机器中由于磨损或其它原因而容易产生故障的部分，需要做经常的检查。例如，安装在发电机轴端部使绕组固定就位的发电机轴卡环，必须对它做定期的检查，以确定在那里是否产生裂缝。因为大型发电机的使用寿命也取决于卡环的状况，所以对卡环的检查越来越重要。一般说来，裂缝都在与发电机绕组相接触的卡环表面上产生，这些裂缝通常还起源于卡环内径出现变化的地方。如果裂缝发展到一临界尺寸，环将破裂，并有可能扩大致使发电机及其周围设备损坏。为了防止这类事件的发生，许多电力公司对发电机的卡环进行周期性的检查。最常用的检查方法是用超声波检测，即用高频超声信号从环的外周向环的内周径向发射。通过对超声波能量传播时间的测量，以及对环的外形的精确了解，综合上述因素，就可探测到那起源于环内周的小裂缝。这样一种方法的成功取决于对环断面的精确了解。而要精确地了解发电机上卡环的断面，在发电机安装现场并不总是可行的。将环取下来测量它的断面，从经济上讲也是不可取的，並且环的设计图纸也不一定总能得到。本专利技术的主要目的是在不需要把物体(例如发电机卡环)从它的正常位置上移开的情况下，对其断面进行测定。本专利技术的另一个目的是用一种快速而简便的方法测定物体的断面信息。这种方法是使用一个超声波传感器在所要测定断面的物体的一个面上移动。按照本专利技术，上述的或其它的目的可通过一个系统来实现，该系统可对具有两个相对表面的物体的横断面图进行测定。这套系统包括具有一个参考表面的超声波传感器，它用来发射和接收通过参考面的超声波能量;一个厚度测量装置，它与传感器相连，使传感器发射出穿过参考面的超声波能量，並检测穿过参考面的被传感器接收的反射超声波能量，由此可以得到参考面与面对参考面的超声波能量反射面之间的距离;一个支撑传感器的支架;一个导向装置，它决定了一个具有某固定参考点的直线轨迹，并使支架沿此轨迹运动;一个位置测定装置，它可操作地与支架相配合，以用来得到支架沿运动轨迹相对于参考点的位置;一个用来把导向装置固定在物体上的装置，它可以使直线运动轨迹沿着物体两相对平面之一的一个方向延伸;一个信号处理装置，它与位置测量装置及厚度测量装置耦合连接，当参考面与物体两相对平面之一接触时，相应于支架与参考点之间的相对位置，可产生两相对表面之间的距离指示。当采用上述系统测定具有两相对表面的物体的断面时，按照下述方法可进一步实现此专利技术的目的。该方法包括将这些装置与物体连接固定好，以使直线运动轨迹可沿平行于物体两相对平面之一的一个方向延伸;操作厚度测量装置和位置测定装置，沿着运动轨迹移动支架並保持参考面与两相对表面之一相接触;同时操作信号处理装置，以测出沿运动轨迹方向上的两相对面之间的距离。附图说明图1所示为此专利技术的一个较佳实施例中的厚度监测传感器组件的透视图;图2所示为此专利技术的测量系统侧剖面图，包括图1中的传感器组件;图3所示为此专利技术的测量系统电路组成部分框图。图1所示的组件主要是由一个通过轴承(6)可滑动地安装在导管(4)上的支架(2)组成的。支架(2)主要是由两个装在相应的轴承(6)上，並各自与相应的定位架(10)相连的臂(8)组成的。固定在两个定位架(10)之间的是一个磁性靶(12)，它的功能将在本文后面详细描述。臂(8)的活动端带有一个传感器夹持器(14)。夹持器(14)与臂(8)是这样安装的，即它的枢轴与管(4)的轴线平行，並且在沿枢轴的方向上被固定在与两个臂(8)相关的位置上。夹持器(14)以这种方式支持着一个超声波传感器(16)，传感器(16)相对于夹持器(14)可围绕一轴线(18)转动，且轴线(18)与夹持器(14)的枢轴延伸成一直角。传感器(16)有一个参考面(20)，它用于保持传感器与其断面要被测量的物体的一个面相接触。在管(4)内安装了能传播电磁能量的电磁波导管(22)。磁性靶(12)的作用是把至少一部分的电磁能量反射回波导管(22)的输入端，这样，根据所测得的该电磁辐射沿波导管(22)的传播时间就可得到支架(2)在管(4)上的位置指示。图2表示了本专利技术的测量装置，包括支架组件(2)，连同一个物体(24)，该物体具有两个可决定其被测断面的相对表面(26)和(28)。图2中的物体是一个具有上述特征的发电机卡环。当然，应该理解，本专利技术所述的系统可以适用于测量包括管子、圆柱体和平板在内的各种物体，並且不限于此。图2所示系统包括两个支撑部件(32)和(34)，它们各自安装在被测物体(24)的端部。支撑部件(32)包括一个安装板(36)和一个固定在安装板(36)上的固定架(38)。固定架(38)通过销钉或螺栓(40)固定在物体(24)上的孔中。支撑平台(42)固定在板(36)上，它的作用是支撑管(4)的一个端部以及与波导管(22)相连的位置传感器(44)，(图2中波导管(22)是看不见的)。平台(42)还带有一个校准块(46)，该校准块至少有两个被精确测定过厚度尺寸的区域。支撑部件(34)包括一个支靠在表面(26)和物体(24)的相关轴端部的支撑件(50)，该支撑件通过螺母或卡环(54)来支撑管(4)的另一端。图(2)中所示的物体(24)是具有代表性的发电机卡环，它有一个一般为圆柱形的外表面(26)，及具有一些直径转折点(56)的阶梯形内表面(28)。图(3)用图解的形式画出了本专利技术中用以获得物实断面信息的电路，它包括一个超声波传感器电路(60)，电路(60)与传感器(16)相连，用来将信号送至传感器(16)或接收从传感器(16)返回的信号;还包括一个位置传感器电路(62)，对于位置传感器(44)来讲，它具有与上述相类似的作用。电路(60)是以众所周知的方法来获得表示物体(24)的(26)和(28)两表面之间距离的信号。即物体(24)的壁厚的，这个方法就是根据超声波能量传送至表面(28)，然后反射至表面(26)的传播时间来算出这个距离。与此同时，电路(62)也给出一个沿管(4)方向的传感器(44)与磁靶(12)之间的距离信号。因此，电路(60)的输出端在任何给定时间所产生的厚度信号都表示物体24在由电路(62)给出的信号所确定的位置上的厚度。电路(60)和(62)所产生的测量信号将送至数据处理器(64)，它存储顺序获得的厚度信号以及相应的位置信号。最后的信息可按常规方法处理，即将结果或提供给显示设备(66)，或送至绘图仪(68)，以画出物体(24)的断面图。为了使用本专利技术的装置测得物体的断面，这装置需如图2所示那样装在被测物体(24)上，然后，随着信号提供给超声传感器(16)和位置传感器(44)从传感器接收信号，使传感器(16)沿着校准块(46)移动。从校准块的两个区域取得读数，並且调节电路(60)，使之正确地显示厚度尺寸。然后，把传感器从校准块移到板(36)作为参考，考虑到板(36)的厚度;把支架(2)沿管(4)移动，同时获得厚度读数。操作员要使参考面(20)与外表面(26)保持平齐，同时握住夹持器(14)和传感器(16)，手动控制滑动架(2)沿管(4)运动。当电路(60)显示出的厚度发生变化时，操作员应暂停朝前移动支架(2)，而使传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一套用于测定具有两个相对表面的物体横断面图的系统包括：具有一个参考表面的超声波传感器，用于发射和接收通过上述参考面的超声波能量；厚度检测装置，它与上述传感器相连，可使该传感器通过上述参考面发射超声波能量，并检测被该传感器接收的、通过 该参考面的反射超声波能量，由此可以得到参考面与面对该参考面的超声波能量反射面之间的距离；一个支撑上述传感器的支架；导向装置，它决定了一条具有一个参考点的直线运动轨迹，并支撑上述支架沿这条运动轨迹运动；位置测定装置，它可操作地与上 述的支架相关联，以获得该支架沿上述运动轨迹相对于上述参考点的位置；用来将导向装置固定在物体上的装置，它将使直线运动轨迹沿着两相对平面之一延伸；还有信号处理装置，它与上述位置测定装置及上述的厚度测量装置相连接，当上述参考面与物体的两相 对面之一接触时，与上述支架相对于上述参考点的位置相关，可产生两相对面之间的距离指示。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔约瑟夫米塔拉，李韦恩伯特内尔，迈克尔弗朗西斯费尔，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]