CN106814139A - 用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，属于检测技术领域。该探头矩阵装置包括多个探头、水囊和管道热收缩带，多个探头中的所有的探头和管道热收缩带分别设置在水囊的相对侧上，在使用时，多个探头中的所有的探头通过水囊与管道热收缩带耦合。本发明提供的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置结构紧密，拆装方便，成本低，耦合效果好，检测信噪比高，并解决了野外用水耦合的实际困难问题，能够在野外环境中有效的检测出防腐补口粘接区域的质量。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，特别涉及用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置。
背景技术
管道超声波探头固定装置是管道超声检测设备的重要组成部分。管道热收缩套补口质量检测机系统研制成功与否，很大程度上取决于检测探头矩阵，它的设计直接影响整机的性能。一个好的多探头矩阵，使探头矩阵各探头充分发挥作用，激发互不干扰能量效率最高，接收信号信噪比最高，使之接收到干净的信号，使之后续电路设计简单，信号分析识别容易。
一般设计矩阵为环型即称之的探头环，对补口进行轴相检测，环矩阵移动由探头车担负，实践证明不可行，主要原因有以下两方面。第一热收缩带的直径是变化的，给环的设计加工带来困难，变化太大行不通；第二探头数量不能固定，给主机设计增加难度，主机的成本相应增加，按时序增加输出位数、信噪比会下降影响整机质量。同时，检测系统中的传感器采用机械耦合，耦合情况的好坏，对检测结果的影响页非常大。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置。所述技术方案如下：
本发明的一个目的是提供了一种用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，所述探头矩阵装置包括多个探头、水囊和管道热收缩带，所述多个探头中的所有的探头和所述管道热收缩带分别设置在水囊的相对侧上，在使用时，所述多个探头中的所有的探头通过所述水囊与管道热收缩带耦合。
具体地，所述多个探头固定在矩阵板上，所述多个探头在所述矩阵板上呈一字排开且彼此交叉排布，奇数探头和偶数探头彼此形成互补。
进一步地，在所述矩阵板的下方依次设置有模块座和柔性包带，在所述模块座上设置有多个模块通孔，所述多个探头中的所有的探头固定在所述矩阵板上之后穿过所述模块座上的多个模块通孔与所述柔性包带连接。
优选地，所述柔性包带设置为倒置船型，所述水囊固定在所述柔性包带的内腔中，所述柔性包带的开口通过所述管道热收缩带密封。
进一步地，在所述柔性包带的上表面上设置有多个包带通孔，所述探头在穿过所述多个模块通孔之后穿过所述多个包带通孔与所述水囊接触。
进一步地，所述多个模块通孔沿所述模块座的纵长方向布置，所述多个包带通孔沿所述柔性包带的纵长方向布置。
进一步地，所述多个模块通孔与所述多个探头彼此一一对应设置，所述多个包带通孔与所述多个探头彼此一一对应设置。
具体地，所述柔性包带由聚四氟橡胶材料制成。
具体地，所述柔性包带耐受的最高温度为65℃。
优选地，所述多个探头与所述管道热收缩带之间的耦合剂为水，所述水盛放在所述水囊中，且所述水囊设置有用于充入或排放水的水囊开口。
进一步地，所述探测矩阵装置通过矩阵座与所述管道热收缩补口检测系统中的导轨连接，在使用时，所述管道热收缩补口检测系统中的驱动装置驱动所述矩阵座以带动所述探测矩阵装置沿所述导轨往复运动对所述管道进行检测。
进一步地，所述矩阵座的一端与所述模块座的一端固定连接，所述矩阵座的另一端与所述导轨滑动连接。
具体地，所述导轨沿所述管道的圆周方向设置在所述管道的外表面上，在检测缺陷定位时以所述探测矩阵装置沿所述管道的圆周方向运动的角速度定位。
具体地，所述导轨沿所述管道的纵长方向设置在所述管道的外表面上，在检测缺陷定位时以所述探测矩阵装置沿所述管道的纵长方向运动的线速度定位。
进一步地，所述多个探头中的所有的探头一端与所述矩阵板固定连接，所述多个探头中的所有的探头另一端与接头连接。
本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提供的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置结构紧密，拆装方便，成本低，耦合效果好，检测信噪比高，并解决了野外用水耦合的实际困难问题，能够在野外环境中有效的检测出防腐补口粘接区域的质量。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置的结构示意图；
图2是图1所示的模块座的结构示意图；
图3是图1所示的柔性包带的结构示意图。
其中，100用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，10探头，12模块座，121模块通孔，13柔性包带，131包带通孔，132柔性包带的上表面，20水囊，30管道热收缩带
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，其示出了根据本发明的一个实施例的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置100。探头矩阵装置100包括多个探头10、水囊20和管道热收缩带30，多个探头10中的所有的探头10和管道热收缩带30分别设置在水囊20的相对侧上，在使用时，多个探头10中的所有的探头10通过水囊20与管道热收缩带30耦合。
结合图1至图3所示，多个探头10固定在矩阵板(未示出)上，且多个探头10在矩阵板上呈一字排开且彼此交叉排布，奇数位的探头10和偶数位的探头10彼此形成互补。根据用户的要求及管道热收缩套补口质量检测原理机主机32位输出的特点，在探头矩阵(探头和固定有该探头的矩阵板)上设计安装探头32个，每个探头检测范围10mm，这样探头矩阵有效检测为320mm。本领域技术人员可以明白，探头的数量可以根据管道热收缩套补口质量检测原理机主机进行相应的调整，例如当管道热收缩套补口质量检测原理机主机为64位时，探头可以设置为64个，本领域技术人员可以根据需要进行相应的选择。
按初期设计将探头矩阵设计为环型即称之的探头环，对补口进行轴相检测，该环形矩阵移动由探头车担负，但是通过实践证明将探头矩阵设计为环形是不可行，原因有以下两点：一是热收缩带的直径是变化的，给探头环的设计加工带来困难，变化太大行不通；二是探头数量不能固定，给主机设计增加难度，主机的成本相应增加，按时序增加输出位数、信噪比会下降影响整机质量。由此，最后确定将探头为一字排开，两排交叉排部，偶探头和奇探头形成互补。
在本发明的另一个示例中，矩阵板设计为一个平板长条型，探头10固定在矩阵板上，长约350mm轴相检测范围大致在300mm，检测机构检测和柔收缩套直径无关。超声波设备的探头10是有很多组模块组成的，对于产生矩阵模态的超声波播带，每一组模块是由两个压电晶片组成；而对于产生直立探头模块，是由相距L(0，1)半波长的三个压电晶片组成。
接线是超声波设备信号传递的纽带，多个探头中的所有的探头10一端与矩阵板固定连接，多个探头中的所有的探头10另一端通过接线与接头(未示出)连接。超声波矩阵设备的探头10的接线是使用IP60的接线结构，具有较高的防水功能MCX接线使用起来方便。但是在现场使用的过程中，由于尘土很容易进入插头使插头堵塞，同时在安装和拆卸探头10时，要经常插拔接线头，因此接线中间的芯很容易被插歪，使探头与接线不能很好的连接，因此在设备研制时，要考虑对插头进行保护，或者改用其他能完成相同功能同时又不易损坏的接头。在本发明的另一示例中，超声补口检测设备的多股接线组成一个32孔Lemo接口，多股接线以及对应的接口的作用是不同的。
结合图1、图2和图3所示，在矩阵板的下方依次设置有模块座12和柔性包带13。柔性包带13设置为倒置船型，水囊固定在柔性包带13的内腔中，柔性包带13的开口通过管道热收缩带30密封。柔性包带13的作用是对其内部的水囊20起保护作用，是固定探头模块的装置。在模块座12上设置有多个模块通孔121，多个模块通孔121沿模块座12的纵长方向布置，多个包带通孔131沿柔性包带13的纵长方向布置。相应地，在柔性包带13的上表面132上设置有与模块通孔121对应的多个包带通孔131，这样模块通孔121的数量和排列方式均与探头10的数量和位置彼此一一对应设置，包带通孔131的数量和排列方式均与探头10的数量和排列方式彼此一一对应设置。也就是说模块通孔121的数量和排列方式均与包带通孔131的数量和排列方式彼此相互对应。由此，在使用时，探头10固定在矩阵板上之后穿过模块座12上的对应的模块通孔121，之后再穿过与模块通孔121相对应的包带通孔131与水囊20接触。
通过上述柔性包带13的结构设计，这样便于探头10和模块座12安装与拆卸，同时柔性包带13可以在工况下保持其柔软性，这有利于探头10和模块座12的安装和探头矩阵安装在管道上，柔性环水囊包带(即柔性包带)能够承受的最大温度是65℃。要选择合适的柔性包带材料，这种材料需要达到的性能要求如下：
(1)有很好的柔性，以使柔性包带13能很好的安装在管道上；
(2)材料要在一定的温度范围内保持其形状，不能在某一温度下发生较大的形变或者发生脆断，选用的材料在工作温度条件为5℃～50℃的条件下能够正常进行检测；
(3)材料要有一定的抗压能力，因为柔性包带13需要压力以使探头10与工件达到良好的机械耦合，这就需要柔性包带13能承受一定的压力，否则在压力下开裂是设计所不希望发生的(注：最大压力为1.5个大气压)；
(4)材料在可承受压力范围内，不能发生塑性变形，否则水囊在不断的充水放水过程中，柔性包带13将失效；
(5)材料还应该能够抗老化，因为很多情况下，柔性包带13是处于阳光下进行检测的，如果水囊包带在不断的阳光紫外线的照射下，很容易老化失效，这在设计中要避免；
(6)材料还应该有一定抗摩擦的能力，柔性包带13在使用过程中，难免要发生很大摩擦，这就要求在设计时，要求材料有非常好的抗磨损能力。
在本发明的一个示例中，柔性包带13内部是以聚四佛橡胶制成的薄板、性质有一定的强度且柔软耐磨，并根据上大下小的结构，使之能承受一定的压力，使水模完整，使探头10与被测层耦合良好。
如图1所示，水囊20为在固定探头10的长条矩阵板周围加上的柔性裙所形成的，且水囊20带压，设计水囊20的作用是确保探头10与管道热收缩带30能够很好的耦合。水囊20是通过充水口(即水囊开口)进行充水和放水的，也就是说，在水囊20上设置有水压口或者充水口，水囊与水压口的接头部分是容易损坏的地方，要进行特殊处理。
由于管道热收缩套补口质量超声波检测系统(即管道热收缩补口检测系统)必须需要耦合剂进行耦合，而耦合剂的填充的好坏，但机械耦合情况的好坏至关重要，对检测结果的影响非常大，此外耦合剂用量极大，在对不同的耦合剂分别进行多次试验，我们成功的用清水达到了满意得效果。也就是说，多个探头10与管道热收缩带30之间的耦合剂确定为水，而水通过水囊20盛放，这样通过对水囊的设计解决了在野外时用水耦合的实际困难问题，例如当在水资源缺乏的地区使用本发明提供的探测矩阵装置100时，由于水囊20的设计，使得解决了水的使用问题，而且解决了在水资源丰富的地区进行管道补口检测时，大量使用清水而造成的环境破坏、污染等问题。
模块座12是固定探头10以及连接探头模块到矩阵座(未示出)的装置。探头模块包括探头10、矩阵板、模块座12、柔性包带13、水囊20和管道热收缩带30。在本发明的另一示例中，探测矩阵装置100通过矩阵座(未示出)与管道热收缩补口检测系统中的导轨(未示出)连接，矩阵座的一端与模块座12的一端固定连接，矩阵座的另一端与导轨滑动连接。在使用时，管道热收缩补口检测系统中的驱动装置驱动矩阵座以带动探测矩阵装置100沿导轨往复运动对管道进行检测。在本发明的一个示例中，导轨包括沿管道的圆周方向设置在管道的外表面上的周向导轨和沿管道的纵长方向设置在管道的外表面上轴向导轨。在对管道补口进行周向检测时，检测缺陷定位以探测矩阵装置100沿管道的圆周方向运动的角速度定位；在对管道补口进行轴向检测时，检测缺陷定位以探测矩阵装置100沿管道的纵长方向运动的线速度定位。
本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提供的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置结构紧密，拆装方便，成本低，耦合效果好，检测信噪比高，并解决了野外用水耦合的实际困难问题，能够在野外环境中有效的检测出防腐补口粘接区域的质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述探头矩阵装置包括多个探头、水囊和管道热收缩带，所述多个探头中的所有的探头和所述管道热收缩带分别设置在水囊的相对侧上，在使用时，所述多个探头中的所有的探头通过所述水囊与管道热收缩带耦合。
2.根据权利要求1所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述多个探头固定在矩阵板上，所述多个探头在所述矩阵板上呈一字排开且彼此交叉排布，奇数探头和偶数探头彼此形成互补。
3.根据权利要求2所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
在所述矩阵板的下方依次设置有模块座和柔性包带，在所述模块座上设置有多个模块通孔，所述多个探头中的所有的探头固定在所述矩阵板上之后穿过所述模块座上的多个模块通孔与所述柔性包带连接。
4.根据权利要求3所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述柔性包带设置为倒置船型，所述水囊固定在所述柔性包带的内腔中，所述柔性包带的开口通过所述管道热收缩带密封。
5.根据权利要求4所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
在所述柔性包带的上表面上设置有多个包带通孔，所述探头在穿过所述多个模块通孔之后穿过所述多个包带通孔与所述水囊接触。
6.根据权利要求5所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述多个模块通孔沿所述模块座的纵长方向布置，所述多个包带通孔沿所述柔性包带的纵长方向布置。
7.根据权利要求6所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述多个模块通孔与所述多个探头彼此一一对应设置，所述多个包带通孔与所述多个探头彼此一一对应设置。
8.根据权利要求3所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述柔性包带由聚四氟橡胶材料制成。
9.根据权利要求3所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述柔性包带耐受的最高温度为65℃。
10.根据权利要求3-9中任一项所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述多个探头与所述管道热收缩带之间的耦合剂为水，所述水盛放在所述水囊中，且所述水囊设置有用于充入或排放水的水囊开口。
11.根据权利要求10所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述探测矩阵装置通过矩阵座与所述管道热收缩补口检测系统中的导轨连接，在使用时，所述管道热收缩补口检测系统中的驱动装置驱动所述矩阵座以带动所述探测矩阵装置沿所述导轨往复运动对所述管道进行检测。
12.根据权利要求11所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述矩阵座的一端与所述模块座的一端固定连接，所述矩阵座的另一端与所述导轨滑动连接。
13.根据权利要求12所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述导轨沿所述管道的圆周方向设置在所述管道的外表面上，在检测缺陷定位时以所述探测矩阵装置沿所述管道的圆周方向运动的角速度定位。
14.根据权利要求13所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述导轨沿所述管道的纵长方向设置在所述管道的外表面上，在检测缺陷定位时以所述探测矩阵装置沿所述管道的纵长方向运动的线速度定位。
15.根据权利要求14所述的用于管道热收缩补口检测系统的探头矩阵装置，其特征在于，
所述多个探头中的所有的探头一端与所述矩阵板固定连接，所述多个探头中的所有的探头另一端与接头连接。
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