超声导波复合式无损检测装置制造方法及图纸

超声导波复合式无损检测装置，其利用超声导波在被检测物中传播，通过检测反射回波的方式进行对待测物的检测；其特征在于：所述超声导波复合式无损检测装置中，用于激励超声导波的具体为电磁激励装置（１０１）；所述超声导波复合式无损检测装置中用于接收反射回波的接收装置（４）具体为压电元器件。本实用新型专利技术能在现有管线对超声导波有衰减作用的条件下，实现更远距离和更高灵敏度的缺陷检测。此技术可以应用到检测通常的管材、钢轨、异型管／杆、钢丝绳以及储油罐罐底等构件的无损检测中。其将两大类技术的优点创造性的结合起来，具有明显更好的技术效果。其具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无损检测
，特别提供了一种能进行长距离或 大面积快速精确检测结构中缺陷的复合式超声导波无损检测装置。
技术介绍
在石油、化工等工业领域，各种管道和管线被大量应用。特别是在石 化工厂、输油输气站场内，铺设在地上和地下的各种管道，很可能由于管 内介质的腐蚀性或者是管外的腐蚀性环境，导致管壁内、外表面产生腐蚀 甚而酿成灾难性事故或造成严重的环境污染。因此，对管线进行定期检测和有针对性的维护，是保证管道安全运行 的必要前提。但是，很多管道通常由于埋在地下，所以不能作目视检验，也无法进行测厚；很多管道外层都含有用作防腐或保温的包覆层，若用传 统的检测方法对其进行检测，则必须开挖大量的土方甚至需要剥离管道外 的包覆层以便使管线暴露出来进行检测。这些检测方法费用很高，花费时 间也明显较多；他们并不能很好的满足实际应用的要求。针对金属管线等待测物的缺陷检测问题，近来，国外研制开发了可以 对管道腐蚀情况进行长距离检测的超声导波检测技术。此技术只需在管道 上局部开挖并去除局部包覆层以安置检测传感器，就可以检测很长一段管 道上的缺陷。这种技术是通过用适当技术方法在管道内激励出超声导波，5利用超声导波在管道中远距离传播的特性，超声导波在传播过程中遇到缺 陷形成反射回波，拾取此回波缺陷信号即可判断缺陷。目前将超声导波用做无损检测在应用中主要有两大类技术 一类是英 国帝国理工学院研发的压电式导波检测技术，另一类是美国西南研究院研 发的磁致伸縮式导波检测技术。但是，压电陶瓷式导波检测在超声导波激 发过程中存在激发效果不理想，超声导波衰减很大，实际检测距离相对较 短的技术缺陷；而磁致伸縮式导波检测技术，对反射回波的检测灵敏度较 低，应用效果也不够理想。人们渴望获得一种技术效果更好的超声导波无损检测技术，其应该能 实现被检结构(例如管线、铁轨、钢板)的长距离或大面积快速精确检测， 同时保障检测的高灵敏度和对检测结果进行后续处理的可能性，为技术的 进一步应用和发展提供现实的可能性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种技术效果更佳的超声导波复合式无损检 测方法及其装置。其能实现被检结构(例如管线、铁轨、钢板)的长距离 或大面积快速精确检测，保障检测的高灵敏度。本技术提供了一种超声导波复合式无损检测装置，其特征在于 所述超声导波复合式无损检测装置中用于激励超声导波的具体为电磁激励 装置101;所述超声导波复合式无损检测装置中用于接收反射回波902的装 置具体为压电元器件；所述电磁激励装置101具体为磁致伸縮激励装置或者电磁超声激励装置或使用此两者复合的激励装置；电磁激励装置101具体使用单个电磁激 励单元或者有限个电磁激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组 合时，这有限个电磁激励单元的组合成阵列形式，在计算机等控制方式的 控制下进行同时或相控阵激励。如果使用相控阵激励，则可以达到动态聚 焦的效果，可使导波传播更远，检测灵敏度更高；所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的用于激励产生发射导 波901的零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为分别独立 布置的分体关系或者二者固定在一起成为一个整体。在本技术所述超声导波复合式无损检测装置中，用于接收反射回 波902的接收装置4具体是压电传感接收阵列7，所述压电传感接收阵列7 中包含有以下三类压电传感器中的至少一类厚度振动模压电陶瓷401，长 度振动模压电陶瓷402，将厚度振动模压电陶瓷401与长度振动模压电陶瓷 402组装在一起构成的复合接收单元。复合接收单元不但可以检测缺陷信 号，还有利于识别导波模态和对缺陷进行特征识别和定量，以便于使得检 测结果能够定性和定量，更为精准且便于实际应用。本技术所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的压电传感 接收阵列7中共包含有至少1个压电接收单元(优选范围是10 512个)；按照使用方法的不同，所述的压电传感接收阵列7具体为以下三类传 感器阵列其中之一或其组合检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵 列601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602,检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603。在本技术所述超声导波复合式无损检测装置中，包含有至少两个 用来检测反射回波902的接收装置4;各个接收装置4 (即压电传感接收阵列7)与用于激励产生超声导波的 发射源之间的距离或/和方向不同，利用各个接收装置4所检测到的反射 回波902到达的各个接收装置4的时间的不同，判定反射回波902所来自 的具体方向亦即缺陷5所处的大致方位。所述超声导波复合式无损检测装置中，激励产生超声导波的装置是能 产生出具有如下特征的超声导波的以下几种装置之一或其组合纵向/纵模 超声导波、周向/扭模超声导波。所述超声导波复合式无损检测装置中，具体使用磁致伸縮激励超声导 波的方式；检测之前在被检测构件上首先固定(例如粘接) 一层超磁致伸 縮材料(例如稀土 Tb-Dy-铁等)，这样可以激励出强度更大的超声导波， 使得传播距离更远；获得更好的技术效果。所述超声导波复合式无损检测装置中，电磁激励装置101具体为电磁超 声(EMAT)激励产生超声导波的装置，其工作方式的原理举例参见图3，具 体是用永久磁铁、电磁铁或直流线圈在工件内产生平行于待测物表面的恒 定磁场，激励线圈是置于工件平面上的栅格形线圈，当线圈中通过交流电 信号时，被检构件中感生出涡流，在恒定磁场作用下产生洛仑兹力，使构 件发生振动，从而激励出超声导波。管道超声导波检测技术是在管道适当可接近位置安装一个检测探头 环，导波仪器瞬时激发该探头环在管道上激励出超声导波，导波在管道上 传播时如果遇到缺陷则会有反射波传回该探头环，探头环将波动转换为电 信号，拾取该信号送给导波仪器放大处理并将缺陷信息(信号强度、位置) 显示出来，附附图说明图1是导波检测示意图。所述的检测探头环1上既设置有用于激励产生超声导波的电磁激励装置101，还应设置有用于接收反射回波 902的接收装置4。电磁超声(EMAT)激励超声导波的其中一种工作方式的原理如图3，是 用永久磁铁、电磁铁或直流线圈在工件内产生平行于表面的恒定磁场，激 励线圈是置于工件平面上的栅格形线圈，当线圈中通过交流电信号时，被 检构件中感生出涡流，在恒定磁场作用下产生洛仑兹力，使构件发生振动， 从而激励出超声导波。当激励产生出的超声导波在构件中传播遇到缺陷时，会有一部分波被 反射回来，本技术是采用压电传感接收阵列7接收反射回波902，反射 回来的导波被压电传感接收阵列7接收，引起压电传感接收阵列7中的各压 电陶瓷片产生电信号，经过信号放大电路和分析软件处理，就可以对构件 中的缺陷进行定量评定。在导波检测时，需要使用纵模或/和扭模导波，其缺陷反射波的振动方 向主要沿工件的长度方向、横向(周向)和厚度(径向)方向，因此在管 圆周上规则排布压电传感接收阵列7以接收反射回波902，根据反射导波的不同振动模态，选择不同的压电传感器接收。对长度方向和横向振动则用长度模压电陶瓷401接收，对厚度方向振动用厚度模压电陶瓷402接收，对 组合振动则同时用前两种压电陶瓷(也可以是两种陶瓷作为主要构成部分 的压电传感器)接收。如图4所示。本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
超声导波复合式无损检测装置，其利用超声导波在被检测物中传播，通过检测反射回波的方式进行对待测物的检测；其特征在于：　所述超声导波复合式无损检测装置中，用于激励超声导波的具体为电磁激励装置（１０１）；所述超声导波复合式无损检测装置中用于 接收反射回波的接收装置（４）具体为压电元器件。

【技术特征摘要】
1、超声导波复合式无损检测装置，其利用超声导波在被检测物中传播，通过检测反射回波的方式进行对待测物的检测；其特征在于所述超声导波复合式无损检测装置中，用于激励超声导波的具体为电磁激励装置(101)；所述超声导波复合式无损检测装置中用于接收反射回波的接收装置(4)具体为压电元器件。2、 按照权利要求1所述超声导波复合式无损检测装置，其特征在于 所述电磁激励装置(101)具体为磁致伸縮激励装置或者电磁超声激励装置或使用此两者复合的激励装置；电磁激励装置(101)具体使用单个电 磁激励单元或者有限个电磁激励单元的组合；3、 按照权利要求2所述超声导波复合式无损检测装置，其特征在于 所述每个电磁激励装置(101)中包含有至少1个电磁激励单元；当选用有限个电磁激励单元的组合时，这有限个电磁激励单元的组合成阵列形 式，进行同时或相控阵激励。4、 按照权利要求3所述超声导波复合式无损检测装置，其特征在于所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的用于激励产生发射导波 (901)的零部件与用于接收反射回波(902)的压电装置二者之间为分别 独立布置的分体关系或者二者固定在一起成为 一个整体。5、 按照权利要求4所述超声导波复合式无损检测装置，其特征在于在所述超声导波复合式无损检测装置中，用于接收反射回波的接收装 置(4)具体是压电传感接收阵列(7)，所述压电传感器阵列(7)中包含 有以下三类压电传感器中的至少一类厚度振动模压电陶瓷(401)，长度振动模压电陶瓷(402)，将厚度振动模压电陶瓷(401)与长度振动模压电 陶瓷(402)组装在一起构成的复合接收单元；6、 按照权利要求5所述超声导波复合式无损检测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡桂喜，董瑞琪，刘畅，周庆祥，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]