CN106124619A - 一种皮带超声检测轮式探头组 - Google Patents

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王明泉
杨顺民
李光亚
段小丽
程建楠
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Abstract

本发明公开一种皮带超声检测轮式探头组，所述的轮式探头组包括超声发射探头轮、超声接收探头轮，超声发射探头轮、超声接收探头轮组成一组收/发结构组合，每一个探头轮均采用轮式结构，外壳为透声材料制成，外壳内部空腔用于安放超声接收传感器或超声发射传感器，超声接收传感器或超声发射传感器与外壳之间填充耦合剂。外壳与皮带下表面紧密接触，可以在皮带的驱动下自由转动。通过对每组超声接收传感器发射和超声发射传感器采集的超声波信号的分析判定缺陷是否存在，同时完成报警停车等操作。

Description

一种皮带超声检测轮式探头组
技术领域
本发明属于超声波探伤领域，特别涉及一种皮带超声检测轮式探头组。
背景技术
带式输送机是厂矿生产运输的大动脉，其钢丝绳芯橡胶输送带(皮带)一旦发生纵向撕裂，将会带来极大的直接和间接损失；尤其是高速度、长距离、大倾角的钢丝绳芯输送带，其损失更大。输送带纵向撕裂事故时有发生，价值数百万元甚至更多的输送带，一旦发生纵向撕裂事故，在很短时间内可能全部毁坏，造成巨大的经济损失。即使能够修补，也需要相当的人力和时间，对正常生产产生极大的影响。近几年中国皮带输送机的使用量越来越大，其应用的范围越来越广，发生纵向撕裂的事故也越来越频繁。研制一种可靠实用的输送带纵向撕裂监控装置变的十分必要和紧迫，实现对输送带纵向撕裂故障的及时发现、及时停机，将损失降低到最小。
发明内容
本发明提供了一种皮带超声检测轮式探头组，超声波在皮带内部传播过程中遇到裂缝时由于超声波的绕射、衍射等因素会导致接收端波形异常，通过对异常波形的标定和识别完成缺陷检测。
本发明通过以下技术方案实现：
一种皮带超声检测轮式探头组，包括超声发射探头轮、超声接收探头轮，超声发射探头轮包括支撑架、转动轴、转动轮、带密封垫圈轴承、超声发射传感器，转动轮为透声材料制成的空心轮壳，转动轮通过带密封垫圈轴承转动安装在转动轴上，转动轴上位于转动轮的空腔的部份设有固定座，用于固定超声发射传感器，转动轴的两端固定支撑架上，转动轴的一端设有从外通向转动轮的空腔的耦合剂通孔，用于耦合剂进入转动轮的空腔内，转动轴的 另一端设有从外通向超声发射传感器的导线孔，供导线进入与超声发射传感器链接，超声接收探头轮结构除超声接收传感器替代超声发射传感器之外，其它结构与超声发射探头轮完全相同，超声接收传感器与超声发射传感器的朝向相对倾斜。
进一步，所述的超声发射探头轮、超声接收探头轮分别固定在机架上，并有机架提供弹性支撑。
进一步，所述的轮式探头组包括至少两组超声发射探头轮、超声接收探头，超声发射探头轮、超声接收探头轮分别布置在钢丝绳芯橡胶输送带的下表面，每个超声发射探头轮、超声接收探头轮向上正压在钢丝绳芯橡胶输送带的下表面。
进一步，所述的转动轮为聚氨酯透声材料制成的空心轮壳。
本发明提供了的轮式探头组的超声发射探头轮、超声接收探头轮组成一组收/发结构组合，每一个探头轮均采用轮式结构，外壳为透声材料制成，外壳内部空腔用于安放超声接收传感器或超声发射传感器，超声接收传感器或超声发射传感器与外壳之间填充耦合剂。外壳与皮带下表面紧密接触，可以在皮带的驱动下自由转动。通过对每组超声接收传感器发射和超声发射传感器采集的超声波信号的分析判定缺陷是否存在，同时完成报警停车等操作。由于超声波在皮带内部传播过程中遇到裂缝时由于超声波的绕射、衍射等因素会导致接收端波形异常，通过对异常波形的标定和识别完成缺陷检测。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是本发明的检测原理示意图；
图2是本发明的系统结构框图；
图3是本发明的轮式探头组安装位置示意图；
图4是本发明的超声发射探头轮结构示意图；
图5是本发明的超声接收探头轮结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
本发明采用超声波脉冲反射法检测，其检测原理如图1所示，第一个探头(超声换能器，图未视示出)放置在探测面10上，探头发出入射波11(电脉冲激励的超声脉冲)通过耦合进入被检测工件1，如工件1中无缺陷，它可一直传播到工件1的底面12，按照反射原理，超声脉冲被底面12反射而返回第二个探头。第二个探头又将返回的声脉冲变为电脉冲，由仪器显示出来；如果工件1中有缺陷，如撕裂沟槽13，超声脉冲信号较之无缺陷信号会在波形和幅值等方面发生变化，通过这些变化可以判断缺陷的有无及大概位置。
根据此原理，本发明设计出一种皮带超声检测装置2，如图2所示，主要包括轮式探头组3、多通道超声发射接收仪4、FPGA(现场可编程门阵列)数据采集和信号处理器5、LCD显示及参数控制器6以及机械控制和声光报警7构成。其中，轮式探头组3用于探测钢丝绳芯橡胶输送带8中有无纵向撕裂；多通道超声发射接收仪4用于产生超声探头激励和接收探头探伤信号；FPGA数据采集和信号处理器5用于对超声检测信号的采集、探伤信号的定性定量分析处理，定性分析即判断被检测工件中是否存在缺陷，可根据超声探头接收信号中是否存在缺陷波或底波信号的幅值来判断；定量分析即判断被检测工件中缺陷的大小，可根据标准人工缺陷中缺陷波幅值与被检测到的未知缺陷波形幅值的比值来判定缺陷的大小；LCD显示及参数控制器6用于系统参数的设置、修改和保存，所以LCD显示及参数控制器6可以使用通用的计算机作为终端；机械控制和声光报警5主要用于检测设备的工作状态是否正常以及检测出缺陷时进行声光报警以方便工作人员及时排除故障以降低损失，如有尖锐物体划伤输送带，如不及时排除将会随输送带的传动使划伤面积越来越大，其中多通道超声发射接收仪4、FPGA(现场可编程门阵列)数据采集和信号处理器5、LCD显示及参数控制器6以及机械控制和声光报警7均为采用现 有技术设备。
如图2、图3、图4、图5所示，轮式探头组3包括超声发射探头轮31、超声接收探头轮32，超声发射探头轮31包括支撑架311、转动轴312、转动轮313、带密封垫圈轴承314、超声发射传感器315，转动轮313为聚氨酯为材料的空心轮壳，转动轮313通过带密封垫圈轴承314转动安装在转动轴312上，转动轴312上位于转动轮313的空腔3131的部份设有固定座316，用于固定超声发射传感器315，转动轴312的两端3121、3122固定支撑架311上，转动轴312的一端3121设有从外通向转动轮313的空腔3131的耦合剂通孔3123，用于耦合剂进入转动轮313的空腔3131内，转动轴312的另一端3122设有从外通向超声发射传感器315的导线孔3124，供导线3125进入与超声发射传感器315链接，超声接收探头轮32结构除超声接收传感器325替代超声发射传感器315之外，其它结构与超声发射探头轮31完全相同，超声接收传感器325与超声发射传感器315的朝向相对倾斜，超声接收传感器325与超声发射传感器315分别与多通道超声发射接收仪4的收发信号端口连接。
如图3、图4所示，超声发射探头轮31、超声接收探头轮32分别固定在机架33、34上，因此在工作状态时空心轮壳转动，空腔内的超声发射传感器、超声接收传感器位置固定不动，并有机架33、34提供弹性支撑，以保证超声发射探头轮31、超声接收探头轮32可以紧密的和探测钢丝绳芯橡胶输送带8(皮带)下表面81贴合。
如图5所示，四组超声发射探头轮31、超声接收探头轮32分别布置在钢丝绳芯橡胶输送带8的下表面，A、B、C、D处分别布置是超声发射探头轮31，a、b、c和d处分别布置是超声发射探头轮32。A和a、B和b、C和c、D和d的超声发射探头轮31、超声接收探头轮32构成一组轮式探头组3，共四组。每个超声发射探头轮31、超声接收探头轮32向上正压在钢丝绳芯橡胶输送带8的下表面81，在钢丝绳芯橡胶输送带8的驱动下转动，每个超声发射 探头轮31、超声接收探头轮32的转动轴严格垂直于钢丝绳芯橡胶输送带8带运行方向，同组中的发射传感器和接收传感器的轮轴线位于同一钢丝绳芯橡胶输送带8的横断面82上。
如图2所示，在检测过程中，多通道超声发射接收仪4采用日本JPR-10CN探伤仪发射激励脉冲，进而触发超声发射传感器315对钢丝绳芯橡胶输送带8进行检测，检测返回的超声信号经除超声接收传感器325接收后传送到JPR-10CN探伤仪，FPGA(现场可编程门阵列)数据采集和信号处理器5从JPR-10CN探伤仪获取检测结果信号并进行阈值处理后传输到LCD显示及参数控制器6，LCD显示及参数控制器6采用通用计算机端进行显示。经过实践验证，该本发明一种皮带超声检测装置2的系统稳定、可靠，实现了对钢丝绳芯橡胶输送带8的定性、定量无损检测。
本发明可检测各种宽度的钢筋橡胶皮带及尼龙筋橡胶皮带，可以识别最小的纵撕裂纹深度为10mm，最小宽度为1mm。

Claims (4)

1.一种皮带超声检测轮式探头组，其特征在于：包括超声发射探头轮、超声接收探头轮，超声发射探头轮包括支撑架、转动轴、转动轮、带密封垫圈轴承、超声发射传感器，转动轮为透声材料制成的空心轮壳，转动轮通过带密封垫圈轴承转动安装在转动轴上，转动轴上位于转动轮的空腔的部份设有固定座，用于固定超声发射传感器，转动轴的两端固定支撑架上，转动轴的一端设有从外通向转动轮的空腔的耦合剂通孔，用于耦合剂进入转动轮的空腔内，转动轴的另一端设有从外通向超声发射传感器的导线孔，供导线进入与超声发射传感器链接，超声接收探头轮结构除超声接收传感器替代超声发射传感器之外，其它结构与超声发射探头轮完全相同，超声接收传感器与超声发射传感器的朝向相对倾斜。
2.如权利要求1所述的一种皮带超声检测轮式探头组，其特征在于：所述的超声发射探头轮、超声接收探头轮分别固定在机架上，并有机架提供弹性支撑。
3.如权利要求1所述的一种皮带超声检测轮式探头组，其特征在于：所述的轮式探头组包括至少两组超声发射探头轮、超声接收探头，超声发射探头轮、超声接收探头轮分别布置在钢丝绳芯橡胶输送带的下表面，每个超声发射探头轮、超声接收探头轮向上正压在钢丝绳芯橡胶输送带的下表面。
4.如权利要求1所述的一种皮带超声检测轮式探头组，其特征在于：所述的转动轮为聚氨酯透声材料制成的空心轮壳。
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