本申请提供了一种超声波传感器和故障检测装置，用于检测待检测物，超声波传感器包括至少一个压电单元，压电单元设置在所待检测物的轴向侧，压电单元包括第一段和第二段，第一段为椭圆形，第二段与第一段处于同一平面内，第二段与第一段相接，且呈尖角向远离第一段的一侧凸起，以使压电单元沿第一方向发射波束对待检测物靠近超声波传感器的一段进行检测，并使压电单元沿第二方向发射波束对待检测物远离超声波传感器的一段进行检测。通过设置压电单元为特定形状，以使压电单元被非均匀激发，并形成偏心扇形超声波声场，实现沿两个方向朝向待检测物发射波束，在不拆卸和解体设备的情况下对待检测物进行检测，检测操作更为简单便捷，提高了工作效率。提高了工作效率。提高了工作效率。
【技术实现步骤摘要】
超声波传感器和故障检测装置
[0001]本申请属于传感器
，具体涉及一种超声波传感器和故障检测装置。
技术介绍
[0002]在水力发电机组运行过程中，存在其水轮机顶盖螺栓发生疲劳损伤而断裂的情况，从而引发了“水淹厂房”的事故，通常采用超声波传感器对螺栓内部疲劳裂纹的进行检测，常规的超声波传感器检测螺栓损伤时只能朝向螺栓的中轴线方向发射一个主波束，由于螺栓长度较长，其波束在螺栓内部的传播路径有限，只能对螺栓靠近超声波传感器的一段进行检测，导致螺栓远离超声波传感器的一段的疲劳裂纹检测效果不明显。
[0003]通常需要将螺栓解体拆出，分别从其两个端面进行检测，才能保证螺栓内部的疲劳裂纹全部检测出来，而水轮机顶盖螺栓只有在机组大修(15年～30年)期间才能解体拆出，螺栓在运行过中长期不能拆出，常规的超声检测传感器无法对螺栓疲劳裂纹可靠的检出。因此，亟需一种传感器，能够在螺栓不同的方向发射多个主波束，实现在不解体水轮机的情况下，可靠的检测出其螺栓内部的疲劳裂纹。
技术实现思路
[0004]因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种超声波传感器和故障检测装置，其中超声波传感器能够沿两个方向朝向待检测物发射波束，实现在不拆卸和解体设备的情况下对待检测物进行检测，以使检测结果更加可靠，并提高了工作效率。
[0005]为了解决上述问题，本申请提供了一种超声波传感器，用于检测待检测物，所述超声波传感器包括至少一个压电单元，所述压电单元设置在所待检测物的轴向侧，所述压电单元包括第一段和第二段，所述第一段为椭圆形，所述第二段与所述第一段处于同一平面内，所述第二段与所述第一段相接，且呈尖角向远离所述第一段的一侧凸起，以使所述压电单元沿第一方向发射波束对所述待检测物靠近所述超声波传感器的一段进行检测，并使所述压电单元沿第二方向发射波束对所述待检测物远离所述超声波传感器的一段进行检测。
[0006]可选的，所述第一方向为待检测物的轴线方向，所述第二方向为朝向所述待检测物的外周壁且与所述第一方向呈角度a的方向，6
°
≤a≤12
°
。
[0007]可选的，所述压电单元的第一段位于所述第二段远离所述待检测物中轴线的一侧，所述第一段所呈椭圆形的长轴与所述第二段的角分线垂直。
[0008]可选的，所述压电单元的第二段的尖端朝向所述待检测物的中轴线设置。
[0009]可选的，所述压电单元的第二段的尖端角度为b，40
°
≤b≤60
°
；
[0010]所述压电单元的第一段所呈椭圆形的长轴长度为L1，短轴长度为L2，所述长轴长度L1与所述短轴长度L2之比为(2.4～2.6)：1；
[0011]所述压电单元的第一段与所述第二段相接处的长度为L3，22mm≤L3≤33mm；
[0012]所述压电单元1的第一段与所述第二段排布方向上的最大长度为L4，28mm≤L4≤42mm；
[0013]所述压电单元的厚度为L5，90μm≤L5≤110μm。
[0014]可选的，所述压电单元设置多个，多个所述压电单元沿所述待检测物的中轴线的周向均匀布置。
[0015]可选的，所述压电单元设置四个，四个所述压电单元沿所述待检测物的中轴线的周向对称布置。
[0016]可选的，所述超声波传感器还包括阻尼块，所述阻尼块设置在所述压电单元远离所述待检测物的一侧，所述阻尼块与所述压电单元相接。
[0017]可选的，所述超声波传感器还包括外壳、信号发射单元和信号接收单元，所述信号发射单元和所述信号接收单元与所述压电单元电性连接，所述信号发射单元和所述信号接收单元设置在所述外壳内。
[0018]本申请的另一方面，提供了一种故障检测装置，包括如上述所述的任意一项超声波传感器。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术的实施例中所提供的一种超声波传感器和故障检测装置，其中超声波传感器通过设置压电单元为特定形状，以使压电单元能够被非均匀激发，并形成偏心扇形超声波声场，朝向待检测物内部发射两个方向的主波束，第一方向的波束用于检测待检测物靠近超声波传感器一段的损伤缺陷，第二方向的波束用于检测待检测物远离超声波传感器一段的损伤缺陷，能够可靠的检测出待检测物的内部缺陷，提高了检测的准确性，同时可实现在不拆卸和解体设备的情况下对待检测物进行检测，减少人工劳动的强度，缩短检测工期，提高了设备的可用率，进一步提高了工作效率，并能够随时对待检测物进行检测，降低了事故发生率。
附图说明
[0021]图1为本申请实施例的超声波传感器的结构示意图；
[0022]图2为本申请实施例的压电单元的结构示意图。
[0023]附图标记表示为：
[0024]1、压电单元；11、第一段；12、第二段；2、阻尼块；3、外壳；4、信号发射单元；5、信号接收单元。
具体实施方式
[0025]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0027]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0028]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]结合参见图1至图2所示，根据本申请的实施例，本申请提供了一种超声波传感器，用于检测待检测物，超声波传感器包括至少一个压电单元1，压电单元1设置在所待检测物的轴向侧，压电单元1包括第一段11和第二段12，第一段11为椭圆形，第二段12与第一段11处于同一平面内，第二段12与第一段11相接，且呈尖角向远离第一段11的一侧凸起，以使压电单元1沿第一方向发射波束对待检测物靠近超声波传感器的一段进行检测，并使压电单元1沿第二方向发射波束对待检测物远离超声波传感器的一段进行检测。压电单元1发射的超声声场，可近似看作所有压电微晶体，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超声波传感器，其特征在于，用于检测待检测物，所述超声波传感器包括至少一个压电单元(1)，所述压电单元(1)设置在所待检测物的轴向侧，所述压电单元(1)包括第一段(11)和第二段(12)，所述第一段(11)为椭圆形，所述第二段(12)与所述第一段(11)处于同一平面内，所述第二段(12)与所述第一段(11)相接，且呈尖角向远离所述第一段(11)的一侧凸起，以使所述压电单元(1)沿第一方向发射波束对所述待检测物靠近所述超声波传感器的一段进行检测，并使所述压电单元(1)沿第二方向发射波束对所述待检测物远离所述超声波传感器的一段进行检测。2.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述第一方向为待检测物的轴线方向，所述第二方向为朝向所述待检测物的外周壁且与所述第一方向呈角度a的方向，6
°
≤a≤12
°
。3.根据权利要求2所述的超声波传感器，其特征在于，所述压电单元(1)的第一段(11)位于所述第二段(12)远离所述待检测物中轴线的一侧，所述第一段(11)所呈椭圆形的长轴与所述第二段(12)的角分线垂直。4.根据权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于，所述压电单元(1)的第二段(12)的尖端朝向所述待检测物的中轴线设置。5.根据权利要求4所述的超声波传感器，其特征在于，所述压电单元(1)的第二段(12)的尖端角度为b，40
°
≤b≤60
°
；...
【专利技术属性】
技术研发人员：马飞，杨众杰，郁小彬，曾辉，沈润杰，严晓东，闫艺菱，赵鹏翼，陈鹏，
申请(专利权)人：华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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