海底管道超声导波全向聚焦声透镜柔性换能器及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种海底管道超声导波全向聚焦声透镜柔性换能器及检测方法，其中，换能器包括：压电超声激励模块用于产生特定频率和幅值的超声波；声透镜为具有各向异性变晶格常数的内凹多边形晶体结构的高强度全向聚焦声透镜，用于将压电超声激励模块产生的超声波聚焦在预设位置，以在海底管道中产生超声导波；智能柔性聚焦校准模块，用于控制压电超声激励模块和声透镜，同步调整声透镜和压电超声激励模块；超声波接收换能器，位于海底管道的外表面，通过耦合剂与海底管道的待测试表面连接，用于接收海底管道的反射回波，通过对反射回波的分析进行缺陷识别。由此，可以提高超声导波的信号强度，有助于对海底管道存在的缺陷进行有效检测。

【技术实现步骤摘要】
海底管道超声导波全向聚焦声透镜柔性换能器及检测方法
本专利技术涉及无损检测
，特别涉及一种海底管道超声导波全向聚焦声透镜柔性换能器及检测方法。
技术介绍
油气管道运行中，因受外力冲击、疲劳腐蚀和特殊工况等不利因素影响，不可避免地会形成缺陷，因此需定期对其是否存在缺陷进行在线检测。石油和天然气是目前重要的能源形式之一，长途运输主要通过管道来实现。但是，由于多年的失修，磨损，腐蚀或意外损坏等原因，经常发生管道泄漏事故，不仅造成经济损失，而且造成严重的污染，严重威胁人体健康。因此，加强油气管道的泄漏检测和腐蚀检测可以有效抑制管道泄漏，评估管道寿命，确保油气管道的正常运行。海底油气输送管道相对于普通埋地、架空等油气管道更难以发现管道安全事故。因此，海底油气管道的有效及时检测对油气输送管道的安全稳定运行至关重要。但是，海底油气管道的服役环境复杂，且无法直接接触到这些特殊区域的管道，应用传统的无损检测方法无法实施检测。作为无损检测新兴手段之一的超声导波检测技术，具有衰减小、传播距离远、检测速度快，且能100％覆盖管道壁厚等特点，很适用于海底管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底管道超声导波全向聚焦声透镜柔性换能器，其特征在于，包括：压电超声激励模块、声透镜、智能柔性聚焦校准模块和超声波接收换能器；/n所述压电超声激励模块用于产生特定频率和幅值的超声波；/n所述声透镜为具有各向异性变晶格常数的内凹多边形晶体结构的高强度全向聚焦声透镜，用于将所述压电超声激励模块产生的超声波聚焦在预设位置，以在海底管道中产生超声导波；/n所述智能柔性聚焦校准模块，用于控制所述压电超声激励模块和所述声透镜，同步调整所述声透镜和所述压电超声激励模块；/n所述超声波接收换能器，位于海底管道的外表面，通过耦合剂与所述海底管道的待测试表面连接，用于接收海底管道的反射回波，通过对所述反射...

【技术特征摘要】
1.一种海底管道超声导波全向聚焦声透镜柔性换能器，其特征在于，包括：压电超声激励模块、声透镜、智能柔性聚焦校准模块和超声波接收换能器；
所述压电超声激励模块用于产生特定频率和幅值的超声波；
所述声透镜为具有各向异性变晶格常数的内凹多边形晶体结构的高强度全向聚焦声透镜，用于将所述压电超声激励模块产生的超声波聚焦在预设位置，以在海底管道中产生超声导波；
所述智能柔性聚焦校准模块，用于控制所述压电超声激励模块和所述声透镜，同步调整所述声透镜和所述压电超声激励模块；
所述超声波接收换能器，位于海底管道的外表面，通过耦合剂与所述海底管道的待测试表面连接，用于接收海底管道的反射回波，通过对所述反射回波的分析进行缺陷识别。


2.根据权利要求1所述的海底管道超声导波全向聚焦声透镜柔性换能器，其特征在于，所述内凹多边形晶体结构具有对称性，内凹是声子晶体单个晶胞外表面向其几何中心的内凹，并在每个晶胞边界具有对称性；其中，所述声透镜中的全部晶胞均具有相同的结构，并且每个晶胞的几何位置保持不变，每个晶胞的晶格常数是变化的，每个晶胞的晶格常数沿着声波传播方向呈线性减小。


3.根据权利要求1所述的海底管道超声导波全向聚焦声透镜柔性换能器，其特征在于，所述压电超声激励模块的压电材料为钛酸钡陶瓷。


4.根据权利要求1所述的海底管道超声导波全向聚焦声透镜柔性换能器，其特征在于，所述智能柔性聚焦校准模块实时计算动态调整所述压电超声激励模产生的超声波的频率与幅度，并调整所述声透镜的旋转角，所述旋转角为新位置相对于原...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松岭，孙洪宇，黄紫靖，王珅，彭丽莎，
申请(专利权)人：清华大学，北京麦格迪管道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11