CN102818810B - X射线无损探伤设备 - Google Patents

Abstract

一种X射线无损探伤设备，主要用于直线状被检测物体（如电线、电缆、钢缆、钢筋、直管、木材等）的无损探伤。该设备包括：被检测物体容置腔；多个环绕所述被检测物体容置腔设置的X射线源；多个环绕所述被检测物体容置腔设置的检测器，所述检测器的数量与X射线源的数量相同，各检测器与对应的X射线源相对放置，用于获取X射线经过被检测物体后产生的检测信号。所述X射线无损探伤设备通过多个X射线源从不同角度对被检测物体进行探伤，从而可以获得被检测物体的全方位X射线透视图像，因而可以更直观且精确地获得被检测物体内、外部缺陷所在，获得更精确的探伤结果。

Description

X射线无损探伤设备

技术领域

本发明涉及无损探伤技术，特别涉及X射线无损探伤设备。

背景技术

在管道焊接施工中，为了确保工程质量，每一道环形焊缝都需进行无损探伤，而最常用的探伤设备是X射线探伤机。而基于X射线探伤机可以进行无损探伤的特性，其还被拓展应用到了不同的探伤领域上，例如对电缆、传输电力线等的探伤上。

日本专利申请公开JP2005-181188A中就公开了一种用于对架空输电线路进行探伤的X射线探伤设备，其使用X射线投射到架空输电线路，并通过架空输电线路对应的透视图像，以检测电线内部的腐蚀或恶化情况。类似的有关X射线探伤的技术还可在日本专利申请公开JP2007-292508A中发现更多其它细节。

目前，随着业界对X射线探伤设备的要求进一步提高，对X射线探伤设备的技术改进也在不断进行中。

发明内容

本发明提供一种X射线无损探伤设备，以提供一种高效、精度较高的探伤设备。

为解决上述问题，本发明提供一种X射线无损探伤设备，包括：被检测物体容置腔；多个环绕所述被检测物体容置腔设置的X射线源；多个环绕所述被检测物体容置腔设置的检测器，所述检测器的数量与X射线源的数量相同，各检测器与对应的X射线源相对放置，用于获取X射线经过被检测物体后产生的检测信号。

与现有技术相比，上述方案具有以下优点：通过多个X射线源从不同角度对被检测物体进行探伤，从而可以获得被检测物体的全方位X射线透视图像，因而可以更高效直观且精确地获得被检测物体内、外部缺陷所在，获得更精确的探伤结果。

附图说明

图1是本发明X射线无损探伤设备的一种实施方式中各X射线源与检测器的位置关系示意图；

图2是对应图1的本发明X射线无损探伤设备的一种实施方式的功能框图；

图3是本发明X射线无损探伤设备的一种实施例用于无损探伤的示意图；

图4是图3中所示X射线无损探伤设备的内部结构示意图；

图5是本发明X射线无损探伤设备的另一种实施例用于无损探伤的示意图；

图6是图5中所示X射线无损探伤设备的内部结构示意图；

图7是图5中所示X射线无损探伤设备的外壳主体两侧收纳部的示意图；

图8是图7所示外壳主体两侧收纳部的滑轮结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的X射线无损探伤设备，包括：被检测物体容置腔；多个环绕所述被检测物体容置腔设置的X射线源；多个环绕所述被检测物体容置腔设置的检测器，所述检测器的数量与X射线源的数量相同，各检测器与对应的X射线源相对放置，用于获取X射线经过被检测物体后产生的检测信号。本发明X射线无损探伤设备的结构，通过多个X射线源从不同角度对被检测物体进行探伤，从而可以获得被检测物体的全方位X射线透视图像。

图1所示为本发明X射线无损探伤设备的一种实施方式中各X射线源与检测器的位置关系示意图。参照图1所示，本发明X射线无损探伤设备的一种实施方式包括3个X射线源及3个对应的检测器。具体地，第一X射线源2a、第二X射线源2b及第三X射线源2c分别与对应的第一检测器3a、第二检测器3b及第三检测器3c相对放置，以获取X射线经过被检测物体5后产生的检测信号。

上述的X射线源和检测器对应地构成一组X射线发生及检测单元。三组X射线发生及检测单元围绕被检测物体，以从多个不同角度向所述被检测物体投射X射线，并进行相应检测。

具体地，上述的3个X射线源能够以脉冲方式发射X射线。上述的三组X射线发生及检测单元会沿被检测物体5的轴向行进，并且在行进过程中，由所述X射线源产生X射线，并由对应的检测器检测X射线经过被检测物体后产生的检测信号。所述检测信号可以为被检测物体5经X射线照射后的透视图像。若被检测物体内部存在损伤或缺陷（以电线为例，其内部有腐蚀或断裂情况），其对应的透视图像会与内部无损伤时对应的透视图像存在明显差异。从而，通过观察透视图像即可对被检测物体进行无损探伤。此外，所述X射线无损探伤设备并不仅限于对电线进行无损探伤，还可对其他直线状被检测物体（如电缆、钢缆、钢筋、直管、木材等）进行无损探伤。

可选地，所述3个X射线源在所处平面内构成等边三角形或等腰三角形，以提供对被检测物体5的全方位透射，以使得综合所述3个检测器的检测信号可获得被检测物体360度的全方位透视图像。

本发明X射线无损探伤设备中检测器沿被检测物体5径向的尺寸A应满足下述条件：

$A>\frac{2\×R\×L_2}{\sqrt{{L_1}^2-R^2}}---\left(1\right)$

其中，R为被检测物体5的半径，L₁为X射线源沿射线方向至被检测物体5的距离，L₂为X射线源至对应的检测器的距离。

本发明X射线无损探伤设备中X射线源的脉冲频率J应满足下述条件：

$J>\frac{V\×N\×L_2}{(L_1-R)/W}---\left(2\right)$

其中，V为本发明X射线无损探伤设备沿被检测物体5轴向移动的速度，W为检测器沿被检测物体轴向的宽度，N为X射线发生及检测单元的数量（此处为N=3）。

如果所述X射线无损探伤设备对被检测物体5进行连续移动检测时，本发明中X射线源的脉冲宽度T应满足下述条件：

$T<\frac{D}{V}---\left(3\right)$

其中，D代表检测器的分辨率。例如，当检测器的单个检测单元的尺寸为48μm时，检测器的分辨率为48μm。当然，如果采用：移动-停-照相-移动-停-照相的循环检测方式时，上述脉冲宽度T的设置方式可以不受（3）式的限制。

通过上述3组X射线发生及检测单元对被检测物体5轮流且连续地进行X射线透射及检测，最终获得被检测物体5的全方位透视图像，从而借助该图像进行损伤缺陷的分析。

结合图1和图2所示，本发明X射线无损探伤设备的一种实施方式中，除上述的3个X射线源及对应的3个检测器外，还包括：控制电路7、存储器9、滑轮控制装置10及滑轮结构11、位置传感器12，其中，

所述滑轮结构11相对设置以形成夹持所述被检测物体的夹持机构；

位置传感器12，用于计算X射线源的透射中心点在被检测物体上的位置，以记录所述滑轮结构11沿检测方向移动的距离，并将相应位置信息反馈至控制电路7；

控制电路7，用于在所述X射线无损探伤设备进行无损探伤时启动各X射线源及检测器，并根据所述位置传感器12反馈的位置信息产生移动控制信号，所述移动控制信号用于控制所述X射线无损探伤设备沿被检测物体轴向的移动速度及移动方向；

滑轮控制装置10，在获得控制电路7发送的移动控制信号后，相应控制滑轮结构11沿被检测物体轴向移动；以及，存储器9，用于存储各检测器获得的检测信号。

上述实施方式中，各部件的电力供应可由电源8提供。例如，电源8可以是电池，也可以是电磁供电装置。电磁供电装置是基于输电线在通电时的外部电磁信号提供电力供应，通常有电磁感应方式和磁共振方式，此处不再详述。采用电磁供电装置时，所述X射线无损探伤设备可以不受电池容量的限制，特别适合于高压输电线的在线（不停电）无损检测应用。

此外，存储于存储器9中的检测信号（透视图像）将被发送至计算机终端或其他处理终端。所述检测信号可通过有线（网络电缆、光纤等）或无线（WiFi、蓝牙、红外、微波等）方式进行传输。如前所述，通过观察透视图像是否存在异常就可判断被检测物体是否存在损伤或缺陷。

在本发明的其他实施方式中，所述X射线无损探伤设备还可以包括角度传感器13，用于记录所述X射线源相对于被检测物体的角度（例如沿被检测物体轴向检测，则所述角度为沿所述被检测物体径向的角度），并将记录结果反馈至所述控制电路。所述控制电路基于所述记录结果控制所述X射线源及检测器调整其相对于被检测物体的角度。例如，可以通过所述被检测物体容置腔绕被检测物体旋转，以实现X射线源及检测器的角度调整。从而，使得所述X射线无损探伤设备能够更精确地对于被检测物体进行全方位透射及检测。

以下通过一些具体实例对本发明X射线无损探伤设备的结构及工作方式进行详细说明。

结合参考图3、图4，本发明X射线无损探伤设备的一种实施例包括：

圆筒形外壳15，包括外壳主体及外壳主体两侧的收纳部15c，所述外壳主体和所述收纳部均可分为固定部15a和开口部15b，所述开口部15b与所述固定部15a的一端固定连接，另一端活动连接；

所述收纳部15c的内壁各固定有3组滑轮结构11，所述3组滑轮结构11两两间成夹角相对设置以夹持所述被检测物体5；所述圆筒形外壳15整体构成被检测物体容置腔；

所述外壳主体的内壁还固定有第一X射线源2a、第二X射线源2b及第三X射线源2c，以及第一检测器3a、第二检测器3b及第三检测器3c，所述X射线源与检测器一一对应，其相对位置关系如图1所示；

所述外壳主体中还设置有无线电设备，其与固定于所述外壳主体的外壁的无线电天线18相连接，以处理与外界的无线电通讯。

此外，所述外壳主体中还内置有前述的电磁供电装置及位置传感器等，此处就不再赘述了。

本实施例X射线无损探伤设备中，所述外壳15的材料采用放射线遮蔽材料（如含铅复合材料），以对设备使用人员提供良好的保护。

可选地，所述收纳部15c相对于所述外壳主体的口径较小，以更好地与被检测物体配合，并且还能够减轻所述X射线无损探伤设备的重量，以使得所述X射线无损探伤设备较为轻巧，提高所述无损探伤设备的便携性。

可选地，所述收纳部15c还可以设置灯头19，以便所述X射线无损探伤设备可以在光线较弱的环境下使用。

可选地，所述开口部15b与所述固定部15a间一端可通过轴承固定连接，另一端可通过插销、锁扣等方式活动连接。

当需对被检测物体5进行探伤时，首先在所述开口部15b与所述固定部15a的活动连接处旋转所述开口部15b，以打开所述外壳15。所述外壳15打开时形成被检测物体放置通道，被检测物体5经由图4中箭头所示方向被放入容置腔中，以使得本实施例的X射线无损探伤设备可以适应在较长距离电线的任一位置开始检测。然后将所述开口部15b反向旋转，以关闭所述外壳15。此时，被检测物体5处于所述外壳15的容置腔内，并且被所述3组滑轮结构11夹持。

然后，接通检测设备的电源。通过遥控器20控制所述X射线无损探伤设备沿被检测物体5的轴向运动，以进行X射线的透射及检测。具体地，所述遥控器20包括控制面板及与控制面板相连接的无线电天线20a。所述控制面板包括电源开关按钮20c及前进控制按钮20d、后退控制按钮20e及停止控制按钮20f，分别用来关闭或启动所述遥控器20，以及控制所述X射线无损探伤设备沿图3中箭头所示方向前进、后退及停止移动。另外，所述控制面板还包括有工作状态指示灯20g及显示屏20b。所述显示屏20可用于显示遥控器20控制下，所述X射线无损探伤设备的移动过程。

例如，在打开电源开关20c启动所述遥控器20后，按下前进按钮20d。所述遥控器20会通过所述无线电天线20a向所述X射线无损探伤设备发送前进的控制指令。所述X射线无损探伤设备中的无线电设备17通过无线电天线18接收所述控制指令并解析获得指令内容，将之发送至控制电路7。所述控制电路7就会根据所述指令内容及位置传感器反馈的位置信息产生移动控制信号，并发送至滑轮控制装置。所述滑轮控制装置控制所述滑轮结构11转动，以使得所述X射线无损探伤设备沿图3中箭头所示方向前进，以对被检测物体5进行X射线的透射检测。而所述X射线无损探伤设备在前进过程中的情况可由所述显示屏20b显示，以便检测人员观察，以调整所述X射线无损探伤设备的移动方向。

如前所述，所述X射线无损探伤设备中的各检测器会将检测到的检测信号存储于存储器中。所述检测信号（透视图像）将被发送至计算机终端14。所述无损探伤设备与所述计算机终端14间的通讯可通过有线或无线的方式。本实施例中，所述X射线无损探伤设备与所述计算机终端14间的通讯可通过无线的方式。相应地，计算机终端14也具有无线收发装置14b。当计算机终端14获取所述图像信号后，就可在显示器中显示所述透视图像。从而，可实时地观测到所述无损探伤设备的探伤结果。

结合参考图5和图6，本发明X射线无损探伤设备的另一种实施例，其与上一实施例的结构大致相同，区别在于：X射线源和检测器分别连续放置。相应的，外壳31的形状呈五边形，在所述外壳31的下部设有嵌入式翻盖31d。所述嵌入式翻盖31d一端固定连接于所述外壳31上，另一端嵌入所述外壳31上与所述嵌入式翻盖31d形状相配合的凹槽中。通过旋转所述嵌入式翻盖31d，也可打开所述外壳31，以放入被检测物体。

另外，本实施例中，3组检测器并非如上一实施例中单独放置，而是连续放置于所述外壳31的主体的内壁顶部，其对应的X射线源仍然保持与相应的检测器位置相对。如图6中所示，3组X射线源对应地放置于所述外壳31的下部。本实施例可以进一步减少无损探伤设备的体积和重量，以提高无损探伤设备的便携性。

本实施例中无损探伤设备对被检测物体的X射线透射方式及对无损探伤设备的控制过程与上一实施例基本相同，此处就不再赘述了。

结合参考图4、图6、图7和图8，在一具体的实施例中，所述控制电路7可以通过齿轮驱动的方式控制所述滑轮11沿被检测物体5的轴向移动。具体地，3组滑轮均包括滑轮支架11c、滑轮11、齿轮组及马达21。所述滑轮支架11c设有固定部和与固定部连接的轮轴；所述固定部固定于所述外壳上，所述轮轴穿过所述滑轮11并与所述滑轮11固定连接；所述齿轮组包括第一齿轮11b和第二齿轮21a，所述第一齿轮11b穿设于所述轮轴上并与所述轮轴固定连接，所述第二齿轮21a与所述第一齿轮11b互相咬合，基于所述马达21的转动而带动所述第一齿轮11b转动；所述马达21与所述控制电路相连，受控于所述控制电路。当控制电路欲控制滑轮结构移动时，其启动马达21，通过马达21的正转或反转控制第二齿轮21a同向旋转，所述第二齿轮21a带动与其咬合的第一齿轮11b旋转，从而最终带动滑轮11旋转，以使得X射线无损探伤设备沿被检测物体5的轴向前进或后退。当控制电路7关闭马达21时，第一齿轮11b与第二齿轮21a均停止旋转，则滑轮11也停止旋转，从而无损探伤设备也停止移动。

以上公开了本发明的多个方面和实施方式，本领域的技术人员会明白本发明的其它方面和实施方式。本发明中公开的多个方面和实施方式只是用于举例说明，并非是对本发明的限定，本发明的真正保护范围和精神应当以权利要求书为准。

Claims (15)

1.一种X射线无损探伤设备，其特征在于，包括：被检测物体容置腔；多个环绕所述被检测物体容置腔设置的X射线源；多个环绕所述被检测物体容置腔设置的检测器，所述检测器的数量与X射线源的数量相同，各检测器与对应的X射线源相对放置，以使每个所述检测器仅用于获取对应的X射线源所产生X射线经过被检测物体后产生的检测信号；控制电路，用于控制所述X射线源及检测器进行无损探伤；滑轮结构，所述滑轮结构相对设置以夹持所述被检测物体，并基于所述控制电路的控制信号沿检测方向移动。

2.如权利要求1所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，还包括：位置传感器，用于记录所述滑轮结构沿检测方向移动的距离，并将记录结果反馈至所述控制电路；

所述控制电路包括滑轮结构控制装置，所述滑轮结构控制装置基于所述记录结果控制所述滑轮结构前进、后退或停止。

3.如权利要求1所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，还包括：电源，用于对所述X射线无损探伤设备中各部件供电。

4.如权利要求3所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，所述电源为电池或基于输电线电能供电的电磁供电装置。

5.如权利要求1所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，还包括：角度传感器，用于记录所述X射线源及检测器相对于被检测物体的角度，并将记录结果反馈至所述控制电路；

所述控制电路基于所述记录结果控制所述X射线源及检测器调整其相对于被检测物体的角度。

6.如权利要求2至5任一项所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，还包括：天线，用于接收外部的检测操作信号；所述控制电路基于所述检测操作信号进行相应控制。

7.如权利要求6所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，还包括：外壳，所述外壳开设有与被检测物体容置腔匹配的通孔；所述X射线源及检测器封闭于所述外壳内。

8.如权利要求7所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，所述外壳包括外壳主体及外壳主体两侧的收纳部；所述通孔分别开设于外壳主体两侧的收纳部；所述X射线源及检测器固定于所述外壳主体中。

9.如权利要求7所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，所述外壳的材料为放射线遮蔽材料。

10.如权利要求7所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，所述天线架设于所述外壳上。

11.如权利要求7所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，还包括：滑轮结构，所述滑轮结构相对设置以夹持所述被检测物体，并基于所述控制电路的控制信号沿检测方向移动：

所述滑轮结构包括滑轮支架、滑轮、齿轮组及马达；

所述滑轮支架设有固定部和与固定部连接的轮轴；所述固定部固定于所述外壳上，所述轮轴穿过所述滑轮并与所述滑轮固定连接；

所述齿轮组包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮穿设于所述轮轴上并与所述轮轴固定连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮互相咬合，基于所述马达的转动而带动所述第一齿轮转动；

所述马达与所述控制电路相连，受控于所述控制电路。

12.如权利要求1所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，所述X射线源均位于垂直于检测方向的同一平面内。

13.如权利要求12所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，所述X射线源的数量大于或等于3个。

14.如权利要求13所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，所述3个X射线源在所处平面内构成等边三角形或等腰三角形。

15.如权利要求1所述的X射线无损探伤设备，其特征在于，所述滑轮均位于垂直于检测方向的同一平面内，且在所处平面内构成三角形。