CN104749258B - 用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，包括机械部分和信号电路部分，所述机械部分包括圆环形基座、多个定位螺栓、多个螺旋伸缩组件、多个摆杆以及多个探头基座，所述圆环形基座的内径大于所检测管件的外径；所述圆环形基座的两侧面板分别为A面板和B面板，所述多个定位螺栓安装在B面板上，所述每个螺旋伸缩组件依次贯穿B面板和A面板后与每个摆杆的一端相对应连接，以调节摆杆的张合，所述每个摆杆的另一端与每个探头基座相对应连接，所述螺旋伸缩组件、摆杆和探头基座所组成的结构均匀分布在圆环形基座上。本发明的超声导波探头阵列固定装置结构简单、操作快捷方便，能适应在设计范围内不同外径管件的检测需求。

Description

用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置

技术领域

本发明涉及一种超声导波探头阵列固定装置，尤其是一种用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，属于无损检测技术领域。

背景技术

管是一种重要的构件。管道运输是继公路、铁路、水运和航空运输之后的第五大交通运输方式，在石油、化工、天然气等的运输中起着重要作用。同时，在工业或民用建筑物或构筑物中，管件也常常是必不可少的组成部分。对于关键管件，在其服役过程中进行无损检测，是保障其安全服役的重要工作。

在国际上，基于超声导波的管道无损检测技术，已应用于工程实际中并取得了良好的效益。管道超声导波无损检测一般是通过专用的换能器(即探头)将电信号转换成应变信号从而在管件中激励出以一定模态沿着管道轴向传播的超声导波。与传统的超声波检测技术相比，超声导波无损检测技术具有检测效率高、能全截面检测等优势。

激励与接收超声导波，是超声导波无损检测中的核心技术问题之一。目前，常用的激励与接收方式包括压电式、电磁声式、脉冲激光式、空气耦合式等，各种类型的探头均有其优缺点。

压电式超声导波探头由于价格相对低廉、使用方便、信噪比高、技术完善等特点而受到广泛应用。在实际应用中，一般需要将若干个压电式超声导波探头组成探头阵列并均匀、稳固地布置在被测管件表面，并和管件保持良好的接触。因而，需要使用专用的固定装置，使探头阵列能够根据设计要求可靠地布置于管道表面，而且操作方便简单。目前公开的技术方案，在实际使用中或多或少存在操作繁琐、探头位置难以调节以实现和管件良好接触、通用性差只能适用于单一外径的管件等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，该装置结构简单、操作快捷方便，能适应在设计范围内不同外径管件的检测需求，能同时安装纵向导波探头阵列和扭转波探头阵列，并能根据使用需求方便地选择不同检测通道数。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，包括机械部分和信号电路部分，所述机械部分包括圆环形基座、多个定位螺栓、多个螺旋伸缩组件、多个摆杆以及多个探头基座，所述圆环形基座的内径大于所检测管件的外径；所述圆环形基座的两侧面板分别为A面板和B面板，所述多个定位螺栓安装在B面板上，所述每个螺旋伸缩组件依次贯穿B面板和A面板后与每个摆杆的一端相对应连接，以调节摆杆的张合，所述每个摆杆的另一端与每个探头基座相对应连接，所述螺旋伸缩组件、摆杆和探头基座所组成的结构均匀分布在圆环形基座上。

作为一种优选方案，所述圆环形基座由两片主体对称的半环形基座组成，所述两片半环形基座的一端通过垂直于A面板或B面板所确定平面的铰连接，另一端通过可打开/锁紧的快速夹具连接。

作为一种优选方案，所述快速夹具由两个组件组成，两个组件分别安装在两片半环形基座上；在快速夹具打开时，两片半环形基座可沿铰自由转动，在快速夹具锁紧时，两片半环形基座固定在一起形成圆环形基座。

作为一种优选方案，所述每个螺旋伸缩组件包括旋转手轮和伸缩杆，所述旋转手轮的旋转端设置在B面板外侧，圆筒端设置在B面板内侧，且圆筒端内侧设有内螺纹，所述伸缩杆的前端设有外侧外螺纹，所述内螺纹与外螺纹相配合使旋转手轮的圆筒端与伸缩杆的前端连接，所述伸缩杆的末端穿过A面板后连接摆杆，所述伸缩杆的前端与末端之间通过伸缩弹簧连接；通过转动旋转手轮，使伸缩杆前后移动，从而调节摆杆的张合。

作为一种优选方案，所述每个摆杆包括支撑块、支撑杆和杠杆，所述支撑块紧贴于A面板上，所述支撑块的中间贯穿有一孔，所述伸缩杆的末端穿过该孔与杠杆的一端铰接，所述杠杆的另一端与探头基座铰接，使探头基座可绕杠杆转动，所述支撑杆的一端与支撑块铰接，另一端与杠杆铰接形成杠杆的支点。

作为一种优选方案，所述信号电路部分包括用于与超声导波探头连接的A类同轴电缆连接件以及用于与超声导波检测设备连接的B类同轴电缆连接件，所述A类同轴电缆连接件的数量与超声导波探头的数量相一致，所述B类同轴电缆连接件的数量与检测所需的通道数相一致，所述A类同轴电缆连接件布置于A面板上，所述B类同轴电缆连接件布置于B面板上，所述A类同轴电缆连接件与B类同轴电缆连接件之间通过圆环形基座内部的电路相连。

作为一种优选方案，所述圆环形基座内部安装有PCB板，所述A类同轴电缆连接件焊接在PCB板上，通过PCB板与B面板对应位置的B类同轴电缆连接件相连。

作为一种优选方案，所述A类同轴电缆连接件采用MCX连接件，所述B类同轴电缆连接件采用BNC连接件。

作为一种优选方案，所述每个探头基座用于安装一个或多个超声导波探头，所述超声导波探头通过探头基座上的螺栓加紧固定，所述探头基座还留有可供超声导波探头的同轴电缆穿过的孔。

作为一种优选方案，所述螺旋伸缩组件、摆杆和探头基座的数量与每组超声导波探头阵列包含的超声导波探头个数相一致。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明的超声导波探头阵列固定装置通用性好：通过定位螺栓在检测时进行定位使圆环形基座基本与管件横截面同心，以及通过螺旋伸缩组件调节摆杆的张合，使得在设计范围内任意外径的管件均可进行检测，克服了现有技术中每个装置只能检测单一外径管件的缺陷。

2、本发明的超声导波探头阵列固定装置的操作快捷方便：通过使用铰和快速夹具连接两片半环形基座，使得将装置安装于管件上或从管件上卸载的过程方便快捷；当检测单一外径的管件时，无需重复调节摆杆和定位螺栓，只需通过快速夹具打开或锁紧即可。

3、本发明的超声导波探头阵列固定装置中，螺旋伸缩组件的伸缩杆带有伸缩弹簧，因此具有伸缩弹性，在不转动旋转手轮的情况下，在受到较大拉压力作用时伸缩杆仍可进行小幅度伸缩移动，既保证了超声导波探头与管件的良好接触，又能很好地避免压坏超声导波探头晶片。

4、本发明的超声导波探头阵列固定装置，每一个探头基座上可同时安装一个或多个超声导波探头，并且信号电路部分至少能满足两组探头同时独立接入，因而可同时进行纵波和扭转波的激励或接收。

5、本发明的超声导波探头阵列固定装置根据实际检测需求，可选择单通道或多通道的连接方式。

附图说明

图1为本发明实施例1的超声导波探头阵列固定装置结构示意图。

图2为本发明实施例1的超声导波探头阵列固定装置正视图。

图3为本发明实施例1的超声导波探头阵列固定装置左侧视图。

图4为本发明实施例1的超声导波探头阵列固定装置右侧视图。

图5为本发明实施例1的超声导波探头阵列固定装置中螺旋伸缩组件的结构示意图。

图6为本发明实施例1的超声导波探头阵列固定装置中摆杆的结构示意图。

图7为本发明实施例1的超声导波探头阵列固定装置中探头基座的结构示意图。

图8为本发明实施例1的超声导波探头阵列固定装置中探头基座安装超声导波探头的示意图。

其中，1-圆环形基座，2-定位螺栓，3-螺旋伸缩组件，4-摆杆，5-探头基座，6-A面板，7-B面板，8-A类同轴电缆连接件，9-B类同轴电缆连接件，10-快速夹具，11-旋转手轮，12-伸缩杆，13-伸缩弹簧，14-支撑块，15-支撑杆，16-杠杆，17-超声导波探头。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1～图4所示，本实施例的超声导波探头阵列固定装置，包括机械部分和信号电路部分，所述机械部分包括圆环形基座1、定位螺栓2、螺旋伸缩组件3、摆杆4以及探头基座5，所述圆环形基座1的两侧面板分别为A面板6和B面板7，所述信号电路部分包括A类同轴电缆连接件8和B类同轴电缆连接件9。

根据检测需求确定可检测管件的外径变化范围，所述圆环形基座1的内径需大于最大的可检测管件的外径，可检测管件的外径变化范围越大，摆杆4越长，便携性越差；在本实施例中，超声导波探头阵列固定装置可检测管件的外径范围为70～150mm，圆环形基座1的内径为160mm，摆杆4展开的长度为150mm。

根据检测需求，确定每组超声导波探头阵列包含的探头个数，所述螺纹伸缩组件3、摆杆4、探头基座5的数量与每组超声导波探头阵列包含的探头个数一致；在本实施例中，每组超声导波探头阵列包含有16个探头，也就是说螺纹伸缩组件3、摆杆4、探头基座5都是16个。

所述圆环形基座1由两片主体对称的半环形基座组成，两片半环形基座的一端通过垂直于基座A面板6(或B面板7)所确定平面的铰连接，另一端通过可打开/锁紧的快速夹具10连接，所述快速夹具10由两个组件组成，两个组件分别安装在两片半环形基座上；在快速夹具10打开时，两片半环形基座可沿铰自由转动，在快速夹具10锁紧时，两片半环形基座固定在一起形成圆环形基座1。

所述定位螺栓2优选采用4个，4个定位螺栓2沿圆环形基座1均匀分布，并安装在B面板7上，用于在检测时进行定位使圆环形基座1基本与管件横截面同心，并保持圆环形基座1的平衡。

如图5所示，所述每个螺旋伸缩组件3包括旋转手轮11和伸缩杆12，所述旋转手轮11的旋转端设置在B面板7外侧，圆筒端设置在B面板7内侧，且圆筒端内侧设有内螺纹，所述伸缩杆12的前端外侧设有外螺纹，所述内螺纹与外螺纹相配合使旋转手轮11的圆筒端与伸缩杆12的前端连接，所述伸缩杆12的末端穿过A面板6后连接摆杆4，所述伸缩杆12的前端与末端之间通过伸缩弹簧13连接；通过转动旋转手轮11，可使伸缩杆12前后移动，从而调节摆杆4的张合。同时，由于伸缩杆12带有伸缩弹簧13，因此具有较大的伸缩弹性，在不转动旋转手轮11的情况下，在受到较大拉压力作用时伸缩杆12仍可进行小幅度伸缩移动，以便在保证超声导波探头与管件良好接触的同时，又能避免压坏超声导波探头晶片。

如图6所示，所述每个摆杆4包括支撑块14、支撑杆15和杠杆16，所述支撑块14紧贴于A面板6上，所述支撑块14的中间贯穿有一孔，所述伸缩杆12的末端穿过该孔与杠杆16的一端铰接，所述杠杆16的另一端与探头基座5铰接，使探头基座5可绕杠杆16转动，所述支撑杆15的一端与支撑块14铰接，另一端与杠杆16铰接形成杠杆16的支点。

如图7和图8所示，所述每个探头基座5用于安装1个或2个超声导波探头17(在图8中示出的是2个)，所述超声导波探头17通过探头基座5上的螺栓加紧固定，所述探头基座5还留有可供超声导波探头17的同轴电缆穿过的孔。

在本实施例中，全部探头基座5上最多可安装32个超声导波探头，即组成2组探头阵列，因此，设计32个A类同轴电缆连接件8，优选设计10个B类同轴电缆连接件9组成10个通道，其中2个通道的每个通道连接8个超声导波探头，其余8个通道的每个通道连接2个超声导波探头，这样双通道以下及8通道以下的超声导波检测可同时进行。

所述A类同轴电缆连接件8采用MCX连接件，其布置于A面板6上，用于与超声导波探头连接，每个超声导波探头可与A类同轴电缆连接件8中的一个连接；所述B类同轴电缆连接件9采用BNC连接件，其布置于B面板7上，用于与超声导波检测设备连接，检测所需的每个通道可与B类同轴电缆连接件9中的一个连接。

在本实施例中，每片半环形基座内部，安装经弧形切割的PCB板，同时将A类同轴电缆连接件8直接焊接于PCB板上，每片半环形基座上布置有16个A类同轴电缆连接件8和5个B类同轴电缆连接件9；从图3和图4中可以看到，布置于其中一片半环形基座A面板6中间的8个A类同轴电缆连接件A5～A12经PCB板并联后与该片半环形基座B面板7对应位置的B3同轴电缆连接件相连，布置于半环形基座A面板6的A1、A2同轴电缆连接件经PCB板并联后与该片半环形基座B面板7对应位置的B1同轴电缆连接件相连，布置于半环形基座A面板6的A3、A4同轴电缆连接件经PCB板并联后与该片半环形基座B面板7对应位置的B2同轴电缆连接件相连，布置于半环形基座A面板6的A13、A14同轴电缆连接件经PCB板并联后与该片半环形基座B面板7对应位置的B4同轴电缆连接件相连，布置于半环形基座A面板6的A15、A16同轴电缆连接件经PCB板并联后与该片半环形基座B面板7对应位置的B5同轴电缆连接件相连；同理，另一片半环形基座的同轴电缆连接件也采用相同的连接方式。

综上所述，本发明的超声导波探头阵列固定装置结构简单、操作快捷方便，能适应在设计范围内不同外径管件的检测需求，能同时安装纵向导波探头阵列和扭转波探头阵列，并能根据使用需求方便地选择不同检测通道数。

以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (9)

1.用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，包括机械部分和信号电路部分，其特征在于：所述机械部分包括圆环形基座、多个定位螺栓、多个螺旋伸缩组件、多个摆杆以及多个探头基座，所述圆环形基座的内径大于所检测管件的外径；所述圆环形基座的两侧面板分别为A面板和B面板，所述多个定位螺栓安装在B面板上，每个螺旋伸缩组件依次贯穿B面板和A面板后与每个摆杆的一端相对应连接，以调节摆杆的张合，所述每个摆杆的另一端与每个探头基座相对应连接，所述螺旋伸缩组件、摆杆和探头基座所组成的结构均匀分布在圆环形基座上；

所述信号电路部分包括用于与超声导波探头连接的A类同轴电缆连接件以及用于与超声导波检测设备连接的B类同轴电缆连接件，所述A类同轴电缆连接件的数量与超声导波探头的数量相一致，所述B类同轴电缆连接件的数量与检测所需的通道数相一致，所述A类同轴电缆连接件布置于A面板上，所述B类同轴电缆连接件布置于B面板上，所述A类同轴电缆连接件与B类同轴电缆连接件之间通过圆环形基座内部的电路相连。

2.根据权利要求1所述的用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，其特征在于：所述圆环形基座由两片主体对称的半环形基座组成，所述两片半环形基座的一端通过垂直于A面板或B面板所确定平面的铰连接，另一端通过可打开/锁紧的快速夹具连接。

3.根据权利要求2所述的用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，其特征在于：所述快速夹具由两个组件组成，两个组件分别安装在两片半环形基座上；在快速夹具打开时，两片半环形基座可沿铰自由转动，在快速夹具锁紧时，两片半环形基座固定在一起形成圆环形基座。

4.根据权利要求1所述的用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，其特征在于：所述每个螺旋伸缩组件包括旋转手轮和伸缩杆，所述旋转手轮的旋转端设置在B面板外侧，圆筒端设置在B面板内侧，且圆筒端内侧设有内螺纹，所述伸缩杆的前端外侧设有外螺纹，所述内螺纹与外螺纹相配合使旋转手轮的圆筒端与伸缩杆的前端连接，所述伸缩杆的末端穿过A面板后连接摆杆，所述伸缩杆的前端与末端之间通过伸缩弹簧连接；通过转动旋转手轮，使伸缩杆前后移动，从而调节摆杆的张合。

5.根据权利要求4所述的用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，其特征在于：所述每个摆杆包括支撑块、支撑杆和杠杆，所述支撑块紧贴于A面板上，所述支撑块的中间贯穿有一孔，所述伸缩杆的末端穿过该孔与杠杆的一端铰接，所述杠杆的另一端与探头基座铰接，使探头基座可绕杠杆转动，所述支撑杆的一端与支撑块铰接，另一端与杠杆铰接形成杠杆的支点。

6.根据权利要求1所述的用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，其特征在于：所述圆环形基座内部安装有PCB板，所述A类同轴电缆连接件焊接在PCB板上，通过PCB板与B面板对应位置的B类同轴电缆连接件相连。

7.根据权利要求1或6所述的用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，其特征在于：所述A类同轴电缆连接件采用MCX连接件，所述B类同轴电缆连接件采用BNC连接件。

8.根据权利要求1-6任一项所述的用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，其特征在于：所述每个探头基座用于安装一个或多个超声导波探头，所述超声导波探头通过探头基座上的螺栓加紧固定，所述探头基座还留有可供超声导波探头的同轴电缆穿过的孔。

9.根据权利要求1-6任一项所述的用于管件检测的超声导波探头阵列固定装置，其特征在于：所述螺旋伸缩组件、摆杆和探头基座的数量与每组超声导波探头阵列包含的超声导波探头个数相一致。