CN102735615A - 一种激光超声检测装置 - Google Patents

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樊仲维
余锦
麻云凤
刘洋
张雪
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Abstract

本发明涉及一种激光超声检测装置,属于激光超声检测技术领域。该装置是由爬行小车,光纤,外部控制台构成,其中爬行小车包括旋转扫描头,滚轮和伸缩支杆,箱体,光纤接口,上面可以携带激光超声激励源、激光干涉检测系统以及数据处理系统。该装置通过由光纤导入爬行小车,或者爬行小车上携带的激光超声激励源发射激光,在被检测表面激励生成超声;通过爬行小车上携带的激光干涉检测系统检测超声信号,由数据处理系统将数据传输给外部控制台显示。外部控制台能够监测小车状态,操纵小车进行检验。本发明的装置能够针对管道进行内壁表面损伤、管道壁内缺陷等问题进行激光超声检测,扫面速度快,检测效率高,实用性强。

Description

一种激光超声检测装置
技术领域
本发明涉及一种新型激光超声检测装置,特别是涉及一种在管道内部爬行,进行管道焊缝或缺陷激光超声检测的装置,属于激光超声检测技术领域。
背景技术
激光超声检测技术是利用激光来激发和检测超声的无损检测技术,与传统的压电超声技术相比,激光超声检测技术具有非接触、宽带以及点发射接收等优点。因此它在材料表征、缺陷检测、加工过程监测,以及复杂形貌的工件或高温、高压、腐蚀、辐射等特殊环境下设备的检测或监测中得以应用。
激光超声检测系统包括激光超声激励源和检测系统。激光超声激励源通过激光与被测材料直接作用,经过热弹效应或融蚀作用激发出以激光照射点为源的超声波。检测系统有多种方式,从理论上说凡是能检测振动的方法均可用于检测超声波,但受频率响应、分辨率、灵敏度、对被测表面和使用环境要求等的局限,常用的方法有压电换能器(PZT)检测法和光学检测法。压电换能器检测法使用时要用耦合剂,对样品表面也有比较严格的要求。干涉法检测是将试样表面直接用作迈克尔逊干涉仪测量臂中的反射镜,聚焦的激光束照射到试样表面,从表面反射光与由光源分离出的参考光束发生干涉,使光束发生频移,由检测器检测出频移,从而测量试样振动位移。
比如申请号为200780101871.0的激光超声无损检视装置,将激光汇聚到材料上面后,通过折叠行进,来实现对大面积的扫描检测。申请号为US2003/0172736 A1的专利,介绍了一种采用光纤结构的激光超声检测系统,该系统将激光超声激励源与激光超生检测信号透镜同轴整合实现检测。上述这些专利要求的激光超声检测装置在针对管道进行检测时,必须旋转管道或者移动检测装置,来环绕管道检测,对于管道壁较厚,内部空间狭窄的情况则检测精度较差。
发明内容
本发明目的在于解决上述已有技术中出现的问题,提供一种针对管道进行激光超声检测的装置,该装置能够更快速、更全面的从里面检测管道壁表面或者内部的损伤、裂痕。
本发明提供一种激光超声检测系统,包括爬行小车11,光纤14,外部控制台13,如图1所示。其中爬行小车11包括旋转扫描头1,滚轮2,伸缩支杆3,箱体4,光纤接口5,如图2所示。
在所述的技术方案中,所述的爬行小车11处于管道内部,爬行扫描管道,并初步处理采集到的数据;
在所述的技术方案中,所述的光纤14将爬行小车扫面检测得到的数据传输到外部控制台13;
在所述的技术方案中,所述的外部控制台13用来进行人机交互,计算处理数据,控制爬行小车11运动、扫描、采集数据,并能够检测小车的状态和扫描点的位置;
在所述的技术方案中,所述的爬行小车11包括旋转扫描头1,滚轮2,伸缩支杆3,箱体4,通信光线接口5,其中:
所述的旋转扫描头1将扫描激光和检测激光发射出,并通过旋转实现对一周的扫描;
所述的滚轮2用来移动爬行小车11;
所述的伸缩支杆3可以调整长度,用来保证固定在爬行小车11上的扫描头处于适当位置;
所述的一个滚轮2和一个伸缩支杆3配合构成1套,装在箱体4的前端、中间或者后端,一共6套或者多至20套,用来适应不同形状的管道,控制小车的高度保证扫描头处于管道的轴线上;
所述的箱体4内部包括超声检测装置,用来通过激光干涉结构探测超声场;超声检测用激光光源,用来为超声检测提供激光;通讯系统,用来处理并与外部控制台13进行数据交换;控制系统,用来调节滚轮和伸缩支杆,控制爬行小车11运行;爬行小车上还可以装有激光超声激励源,用来激励超声;动力源,为爬行小车11提供动力。
所述的滚轮2和伸缩支杆3配合,装在箱体4的前端和后端,一共6组或者多至20组,用来适应不同形状的管道,调节小车的高度保证扫描头处于管道的轴线上;
本发明与已有技术相比具有如下的优点:
本发明的装置能够针对管道进行内壁表面损伤、管道壁内缺陷等问题进行激光超声检测。相比较而言,从内侧进行管道激光超声检测,可以有效的检测管道内壁,以及接近管道内壁的缺陷,检测结果更精确;本发明的装置扫面速度快,检测效率高,实用性强。
附图说明
图1是激光超声检测装置的总体工作图。
图2是激光超声检测装置的爬行小车结构图。
图3是激光超声检测装置的另一种爬行小车结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例将对本发明进一步详细说明。
实施例1
按照说明所述,制作一套本发明的激光超声检测装置,该装置包括爬行小车11,光纤14,外部控制台13,如图1所示。其中外部控制台13包括激光超声激励源、控制系统电路、控制系统软件、显示器等部件。爬行小车11包括旋转扫描头1,滚轮2和伸缩支杆3共6套,箱体4,通信光线接口5,如图2所示。其中滚轮2和伸缩支杆3共6套,分成两组固定在爬行小车11两侧,每组3套。爬行小车11上还装有蓄电池作为动力源,为爬行小车11提供动力。爬行小车11与外部控制台13通过光纤14进行数据交换,所交换的数据包括控制爬行小车11运行、检测爬行小车11及其上面的检测系统、超生激励系列的状态数据,还有采集到的数据。光纤14还能够将激光超声激发源发出的激励激光传输到爬行小车11上。
工作时,外部控制台13控制爬行小车11打开检测系统,旋转扫描头1旋转,同时爬行小车11向前运动,超声激励光和检测光在管道内壁上的扫描点螺旋前进,检测得到的扫描数据传输给外部控制台13,外部控制台13处理并显示数据。
实施例2
按照说明所述,制作一套本发明的激光超声检测装置,该装置包括爬行小车11,光纤14,外部控制台13。其中外部控制台13包括控制系统电路、控制系统软件、显示器等部件。爬行小车11包括旋转扫描头1,滚轮2和伸缩支杆3共14,箱体4,通信光线接口5,如图3所示。其中滚轮2和伸缩支杆3共14套,分成两组固定在爬行小车11两侧,旋转扫描头1一侧有6套,另一侧有8套,这些伸缩支杆的长度并不相同,能够调节长度,适圆形、椭圆形、矩形的管道。爬行小车11上还装有激光超声激励源、作为动力源的蓄电池。爬行小车11与外部控制台13通过光纤14进行数据交换,所交换的数据包括控制爬行小车11运行、检测爬行小车11及其上面的检测系统、超生激励系列的状态数据,还有采集到的数据。
工作时,外部控制台13控制爬行小车11打开检测系统,旋转扫描头1旋转,同时爬行小车11向前运动,超声激励光和检测光在管道内壁上的扫描点螺旋前进,检测得到的扫描数据传输给外部控制台13,外部控制台13处理并显示数据。

Claims (9)

1.一种激光超声检测装置,包括爬行小车,光纤,外部控制台;所述的爬行小车处于管道内部,爬行扫描管道,并将采集到的数据传输到外部控制台显示,实现对从内测对管道进行激光超声检测。
2.按照权利要求1所述的激光超声检测装置,其特征在于,所述的爬行小车处于管道内部,爬行扫描管道,并初步处理采集到的数据;
所述的光纤将爬行小车扫面检测得到的数据传输到外部控制台;
所述的外部控制台用来进行人机交互,计算处理数据,控制爬行小车运动、扫描、采集数据,并能够检测小车的状态和扫描点的位置。
3.按照权利要求1所述的激光超声检测装置,其特征在于,所述的爬行小车包括旋转扫描头,滚轮,伸缩支杆,箱体,通信光线接口,其中所述的旋转扫描头将扫描激光和检测激光发射出,并通过旋转实现对一周的扫描;所述的滚轮用来移动爬行小车;所述的伸缩支杆可以调整长度,用来保证固定在爬行小车上的扫描头处于适当位置。
4.按照权利要求3所述的爬行小车,其特征在于,所述的一个滚轮和一个伸缩支杆配合构成1套,装在箱体的前端、中间或者后端,一共6套或者多至20套,用来适应圆形、椭圆形或者矩形的管道,控制小车的高度保证扫描头处于管道的轴线上。
5.按照权利要求3所述的爬行小车,其特征在于,所述的箱体内部可以携带激光干涉装置,用来探测超声场;超声检测用激光光源,用来为超声检测提供激光;通讯系统,用来处理并与外部控制台进行数据交换;控制系统,用来调节滚轮和伸缩支杆,控制爬行小车运行;激光超声激励源,用来激励超声;动力源,为爬行小车提供动力。
6.按照权利要求1所述的外部控制台,其特征在于,所述的激光超声干涉装置、超声检测用激光光源、激光超声激励源、动力源可以和外部控制台放置在一起,通过光纤将超声检测用激光光源或激光超声激励源产生的激光传输给爬行小车;通过电缆为爬行小车提供动力;通过蓝牙、无线网络等无线通讯方式传输数据。
7.按照权利要求1所述的激光超声检测装置,其特征在于,管道检测过程通过所述的爬行小车上的旋转扫描头旋转,并同时配合爬行小车前进或者后退,两种运动共同构成的检测点螺旋扫描运动获得。
8.按照权利要求1所述的激光超声检测装置,其特征在于,旋转扫描头旋转,将激光超声激发源产生的激励激光束、超声检测用激光光源发出的检测激光束同时照射在管道的内壁上,并且控制两束光的照射点间距适当,光斑尺寸大小适当。
9.按照权利要求1所述的激光超声检测装置,其特征在于,从旋转扫描头发出的检测激光束照射在管道的内壁上,反射光经过放置在旋转扫描头内或者箱体外表面的反射镜采集到并反射进入激光干涉装置,进行信号处理。
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