一种用于高温管道的压电超声波传感器及检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于高温管道的压电超声波传感器及检测系统，压电超声波传感器包括压电材料层、背衬层、楔块保护层、第一电极和第二电极；压电材料层包括第一表面和第二表面，第一表面连接背衬层的第一层面；第二表面连接所述楔块保护层；第一电极设置于第一表面与背衬层之间；第二电极设置于第二表面与所述楔块保护层之间；第一表面和第二表面为相互平行的两个面；压电材料层和背衬层均为具有一定厚度的耐高温层。本实用新型专利技术的压电超声波传感器，在保证无人值守的前提下，解决了高温管道腐蚀难以长期监控的难题，能在静态安装到高温管道表面后，有效检出钢管壁厚及因高温油气导致的腐蚀减薄情况，具有很强的使用价值。具有很强的使用价值。具有很强的使用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高温管道的压电超声波传感器及检测系统


[0001]本技术涉及高温管道在线自动化监测领域，特别是涉及一种用于高温管道的压电超声波传感器及检测系统。

技术介绍

[0002]现有技术中，炼油设备中高温管道的腐蚀性缺陷壁厚减薄，当原油中的硫含量达到一定阈值时，极易在运输管道内壁产生严重的高温硫腐蚀，这些腐蚀会对原油的生产会产生极大的安全隐患。针对高温腐蚀监测，传统不耐高温压电陶瓷的超声测厚方法存在一定的局限性：需要人工操作，操作者需携带细长波导杆测厚装置进入高温区域，人员存在安全问题；测厚压电超声波传感器的连续耐温性能较差，不能长时间接触高温管道，而高温耦合剂会快速蒸发，因此要求在几秒内完成测量，给人工测量带来不便；不同的测量人员对仪器操作存在差异，同一点测厚数据的连续性较差，不能很好地反映出该点腐蚀变化趋势；细长波导杆测厚存在回波信号较弱、失真严重、杂波较多的问题，数据处理复杂，难以实现高精度的厚度测量。另外细长波导杆通过延长探头长度，来减小高温对压电材料的影响，但长度的增加会降低超声信号强度，直接影响到厚度测量的精度和稳定性。

技术实现思路

[0003]本技术旨在提供一种用于高温管道的压电超声波传感器及检测系统，用于解决现有技术中存在的缺陷。
[0004]本技术的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
[0005]一种用于高温管道的压电超声波传感器，包括压电材料层、背衬层、楔块保护层、第一电极和第二电极；
[0006]其中，所述压电材料层包括第一表面和第二表面，所述第一表面连接所述背衬层的第一层面；所述第二表面连接所述楔块保护层；
[0007]所述第一电极设置于所述第一表面与所述背衬层之间；
[0008]所述第二电极设置于所述第二表面与所述楔块保护层之间；
[0009]所述第一表面和第二表面为相互平行的两个面；
[0010]所述压电材料层和背衬层均为具有一定厚度的耐高温层。
[0011]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述背衬层为厚度10～15mm的耐高温层状体；所述压电材料层为厚度0.5～0.8mm的氮化铝薄层。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述楔块保护层为厚度10～15mm的铸铜块保护层。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述压电超声波传感器还包括壳体，所述壳体将所述压电材料层、背衬层、第一电极和第二电极容纳在壳体内。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述壳体为
厚度0.2～1mm的耐高温不锈钢外壳。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述压电超声波传感器还包括两根正负极耐高温引线，所述两根正负极耐高温引线分别从所述第一电极和第二电极引出。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述压电超声波传感器还包括紧固螺栓，所述紧固螺栓的一端连接所述背衬层的第二层面，另一端伸出所述壳体。
[0017]本技术还提供一种用于高温管道的压电超声波传感器的检测系统，所述检测系统包括压电超声波传感器、夹具和射频信号线，所述夹具连接固定所述压电超声波传感器，所述射频信号线连接所述压电超声波传感器。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述夹具为围绕所述高温管道的圆周轮廓的卡箍。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述压电超声波传感器和夹具的数量为若干个，在一个夹具上设置至少一个所述压电超声波传感器。
[0020]本技术的有益技术效果
[0021]本技术提供的实施例，具有如下有益效果：
[0022]本技术实施例的压电超声波传感器及检测系统，压电超声波传感器包括压电材料层、背衬层、楔块保护层、第一电极和第二电极；其中，所述压电材料层包括第一表面和第二表面，所述第一表面连接所述背衬层的第一层面；所述第二表面连接所述楔块保护层；所述第一电极设置于所述第一表面与所述背衬层之间；所述第二电极设置于所述第二表面与所述楔块保护层之间；所述第一表面和第二表面为相互平行的两个面；所述压电材料层和背衬层均为具有一定厚度的耐高温层。本技术的压电超声波传感器，能有效工作在大于400℃的高温环境温度下，在保证无人值守的前提下，解决了高温管道腐蚀难以长期监控的难题，能在静态安装到高温管道表面后，有效检出传感器附近的钢管壁厚及因高温油气导致的腐蚀减薄情况，具有很强的使用价值。
附图说明
[0023]以下，结合附图来详细说明本技术的实施例，其中：
[0024]图1为本技术实施例中的压电超声波传感器的结构示意图；
[0025]图2为本技术实施例中的压电超声波传感器检测系统的结构示意图一；
[0026]图3为本技术实施例中的压电超声波传感器检测系统的结构示意图二；
[0027]图4为本技术实施例中的压电超声波传感器检测系统的结构示意图三。
[0028]其中，附图标记说明如下：1氮化铝薄层、2背衬块、3楔块保护层、4紧固螺栓、5第一电极、6壳体、7固定孔、8第二电极、9压电超声波传感器、10夹具、11高温管道、12射频信号线。
具体实施方式
[0029]为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本技术的实施方式不限于此。
[0030]如图1所示，本实施例提供了一种用于高温管道的压电超声波传感器，包括压电材料层、背衬层、楔块保护层、第一电极和第二电极；
[0031]其中，所述压电材料层包括第一表面和第二表面，所述第一表面连接所述背衬层的第一层面；所述第二表面连接所述楔块保护层；
[0032]所述第一电极设置于所述第一表面与所述背衬层之间；
[0033]所述第二电极设置于所述第二表面与所述楔块保护层之间；
[0034]所述第一表面和第二表面为相互平行的两个面；
[0035]所述压电材料层和背衬层均为具有一定厚度的耐高温层。
[0036]其中，压电材料层选择氮化铝薄层来实现，所述氮化铝薄层1包括第一表面和第二表面，所述第一表面连接所述背衬层2的第一层面；所述第二表面连接楔块保护层3；
[0037]所述第一电极设置于所述第一表面与所述背衬层2的第一层面之间；
[0038]所述第二电极设置于所述第二表面与所述楔块保护层3之间；
[0039]所述第一表面和第二表面为相互平行的两个面。
[0040]第一电极5为正极，第二电极8作为负极，或者第一电极5作为负极，第二电极8作为正极。
[0041]优选地，所述背衬层2为具有一定厚度的钨粉材料的耐高温层状体，背衬层2的原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高温管道的压电超声波传感器，其特征在于，包括压电材料层、背衬层、楔块保护层、第一电极和第二电极；其中，所述压电材料层包括第一表面和第二表面，所述第一表面连接所述背衬层的第一层面；所述第二表面连接所述楔块保护层；所述第一电极设置于所述第一表面与所述背衬层之间；所述第二电极设置于所述第二表面与所述楔块保护层之间；所述第一表面和第二表面为相互平行的两个面；所述压电材料层和背衬层均为具有一定厚度的耐高温层。2.根据权利要求1所述的压电超声波传感器，其特征在于，所述背衬层为厚度10～15mm的耐高温层状体；所述压电材料层为厚度0.5～0.8mm的氮化铝薄层。3.根据权利要求1所述的压电超声波传感器，其特征在于，所述楔块保护层为厚度10～15mm的耐高温铸铜块保护层。4.根据权利要求1所述的压电超声波传感器，其特征在于，所述压电超声波传感器还包括壳体，所述壳体将所述压电材料层、背衬层、第一电极和第二电极容纳在壳体内。5.根据权利要求4所述的压电超声波传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博南，黄永巍，吴迪，毕超，崔宗文，
申请(专利权)人：北京信泰智合科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：