CN107478252A - 一种用于智能压力容器的导波信号自动采集装置 - Google Patents

一种用于智能压力容器的导波信号自动采集装置 Download PDF

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CN107478252A CN201710625024.XA CN201710625024A CN107478252A CN 107478252 A CN107478252 A CN 107478252A CN 201710625024 A CN201710625024 A CN 201710625024A CN 107478252 A CN107478252 A CN 107478252A
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轩福贞
杨斌
周邵萍
项延训
罗承强
杨康
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Abstract

本发明涉及一种用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，包括两个固定组件以及成对设置的信号激发端子和信号接收端子，信号激发端子和信号接收端子分别安装于一固定组件上；固定组件包括导轨、驱动机构和机械柄。驱动机构驱动机械柄沿导轨运动，安装于机械柄上的信号激发端子和信号接收端子于压力容器表面和导轨之间往复运动，当信号激发端子与压力容器表面完全接触时激发信号，同时对应的信号接收端子与压力容器表面完全接触，接收信号，实现导波信号的自动采集。与现有技术相比，本发明可靠性高，解决了对压力容器结构在线监测工况下，粘贴式压电片数目多、易脱粘、易破碎、高成本、破坏结构完整性的问题。

Description

一种用于智能压力容器的导波信号自动采集装置
技术领域
本发明涉及一种导波信号采集装置，尤其是涉及一种用于智能压力容器的导波信号自动采集装置。
背景技术
在高温、高压、高湿等环境中工作的压力容器易受到苛刻的环境威胁而加剧过度变形、引起断裂失效。对在役压力容器进行在线监测，一方面能及时发现设备中存在的缺陷，排除安全隐患，降低恶性事故发生的概率；另一方面通过实时获取这些缺陷的动态发展情况，为更近一步的离线检测方法提供指导，从而节省检验时间，减少盲目返修和报废带来的经济损失。基于在线监测技术的智能压力容器除了具备普通压力容器的承压能力外，还具有感知、信息处理及损伤预警能力。在基于导波技术的智能压力容器系统中，陶瓷压电片一类的换能器被广泛用于导波信号的发射和接受。传统方法将大量的陶瓷压电片粘贴到压力容器表面而实现对压力容器的在线监测，如专利申请CN106087696A，将陶瓷压电片传感器粘贴于钢管混凝土拱桥拱肋钢管外壁实现监测。然而，这一方法成本高，陶瓷压电片易受工作环境影响与结构脱粘、破碎，另外，陶瓷压电片的粘贴过程中需要对压力容器表面进行打磨、抛光，破坏结构完整性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于智能压力容器的导波信号自动采集装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，包括两个固定组件以及成对设置的信号激发端子和信号接收端子，所述信号激发端子和信号接收端子分别安装于一所述固定组件上；
所述固定组件包括导轨、驱动机构和机械柄，所述导轨安装于压力容器表面，所述驱动机构安装于所述导轨上，所述机械柄与驱动机构连接，所述信号激发端子和信号接收端子分别安装于对应的机械柄上。
所述驱动机构驱动所述机械柄沿导轨运动，安装于机械柄上的信号激发端子和信号接收端子于压力容器表面和导轨之间往复运动，当信号激发端子与压力容器表面完全接触时激发信号，同时对应的信号接收端子与压力容器表面完全接触，接收信号，实现导波信号的自动采集。
所述信号激发端子和信号接收端子的结构相同，包括陶瓷压电片和用于封装所述陶瓷压电片的空腔，所述陶瓷压电片的正负极引线穿出所述空腔。
所述空腔为柱状空腔。
所述陶瓷压电片的1/2厚度封装于所述空腔内。
所述导轨为沿压力容器的周向圆形导轨或沿压力容器轴向的直线形导轨。
所述驱动机构包括相连接的电机和柔性链条，所述柔性链条布置于所述导轨内部。
所述驱动机构按第一设定时间驱动所述机械柄沿导轨间歇性运动。
所述信号激发端子、信号接收端子与压力容器表面完全接触时停留第二设定时间。
所述陶瓷压电片表面涂有耦合剂。
与现有技术相比，本发明能够解决粘贴于压力容器表面的陶瓷压电片易受外部载荷影响而发生脱粘、碎裂、不可回收，同时粘贴过程中的打磨、抛光会威胁压力容器完整性的问题，具有以下优点：
(1)本发明将信号激发端子和信号接收端子通过导轨设置于压力容器表面，使得陶瓷压电片不会受外部载荷影响而发生脱粘、碎裂、不可回收等现象，在不影响压力容器自身完整性的前提下，解决了粘贴式压电片高成本、易失效的问题。
(2)本发明通过陶瓷压电片沿压力容器的轴向或周向运动，将压电片封装到带有驱动功能的机械柄上，使一对导波激发-接收压电片的路径覆盖整个压力容器，且能够实现信号的全自动采集。
(3)本发明驱动机构的停止运动时间、运动距离可调，可适用于多种压力容器。
(4)本发明陶瓷压电片的1/2厚度封装于空腔，剩余1/2厚度裸露外部，可以保证与压力容器接触良好，从而提高数据采集精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明导轨部分的局部放大图；
图3为本发明陶瓷压电片的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-图2所示，本实施例提供一种用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，包括两个固定组件以及成对设置的信号激发端子7和信号接收端子8，信号激发端子7和信号接收端子8分别安装于一固定组件上；固定组件包括导轨2、驱动机构和机械柄5，导轨2安装于压力容器1表面，驱动机构安装于导轨2上，机械柄5与驱动机构连接，信号激发端子7和信号接收端子8分别安装于对应的机械柄5上。驱动机构驱动机械柄5沿导轨2运动，安装于机械柄5上的信号激发端子7和信号接收端子8于压力容器1表面和导轨2之间往复运动，当信号激发端子7与压力容器1表面完全接触时激发信号，同时对应的信号接收端子8与压力容器1表面完全接触，接收信号，实现导波信号的自动采集。
信号激发端子7和信号接收端子8的结构相同，包括陶瓷压电片6和用于封装陶瓷压电片6的空腔，陶瓷压电片6的正负极引线穿出空腔，如图3所示，进行测量时，陶瓷压电片6与压力容器接触。空腔为柱状空腔。陶瓷压电片6的1/2厚度封装于空腔内，剩余1/2厚度裸露外部，以保证与压力容器接触良好。陶瓷压电片的形状、厚度、直径、中心频率亦可调。陶瓷压电片可为平面形，也可为曲面形，压电片表面涂有耦合剂。
导轨2为沿压力容器的周向圆形导轨或沿压力容器轴向的直线形导轨。本实施例中，导轨2为环绕固定在压力容器1周围的圆形导轨，导轨2的内径大于压力容器圆柱段的外径，二者距离控制在机械柄的最大伸长距离范围之内。
驱动机构包括相连接的电机3和柔性链条4，柔性链条4布置于导轨2内部。柔性链条4在电机3的控制下按第一设定时间间歇运动，间歇运动的时间间隔和运动距离可调。第一设定时间可设为3～10s。
信号激发端子7、信号接收端子8与压力容器1表面完全接触时停留的第二设定时间可调，且激发和接收信号的两片陶瓷压电片与壁面同步接触。第二设定时间可设置为1～5s。
上述用于智能压力容器的导波信号自动采集装置的一个信号激发-接收过程描述如下：当柔性链条4停止运动时(停顿时长5s)，电机3继续驱动机械柄5伸长，直到将陶瓷压电片6按压在压力容器1表面后停顿(停顿时长3s)并激发导波信号；同时另一端的陶瓷压电片6接收信号。随后，机械柄5收缩，柔性链条4运动进入下一个信号激发-接收过程。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，包括两个固定组件以及成对设置的信号激发端子(7)和信号接收端子(8)，所述信号激发端子(7)和信号接收端子(8)分别安装于一所述固定组件上；
所述固定组件包括导轨(2)、驱动机构和机械柄(5)，所述导轨(2)安装于压力容器(1)表面，所述驱动机构安装于所述导轨(2)上，所述机械柄(5)与驱动机构连接，所述信号激发端子(7)和信号接收端子(8)分别安装于对应的机械柄(5)上。
2.根据权利要求1所述的用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，所述驱动机构驱动所述机械柄(5)沿导轨(2)运动，安装于机械柄(5)上的信号激发端子(7)和信号接收端子(8)于压力容器(1)表面和导轨(2)之间往复运动，当信号激发端子(7)与压力容器(1)表面完全接触时激发信号，同时对应的信号接收端子(8)与压力容器(1)表面完全接触，接收信号，实现导波信号的自动采集。
3.根据权利要求1所述的用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，所述信号激发端子(7)和信号接收端子(8)的结构相同，包括陶瓷压电片(6)和用于封装所述陶瓷压电片(6)的空腔，所述陶瓷压电片(6)的正负极引线穿出所述空腔。
4.根据权利要求3所述的用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，所述空腔为柱状空腔。
5.根据权利要求3所述的用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，所述陶瓷压电片(6)的1/2厚度封装于所述空腔内。
6.根据权利要求1所述的用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，所述导轨(2)为沿压力容器的周向圆形导轨或沿压力容器轴向的直线形导轨。
7.根据权利要求1所述的用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，所述驱动机构包括相连接的电机(3)和柔性链条(4)，所述柔性链条(4)布置于所述导轨(2)内部。
8.根据权利要求2所述的用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，所述驱动机构按第一设定时间驱动所述机械柄(5)沿导轨(2)间歇性运动。
9.根据权利要求2所述的用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，所述信号激发端子(7)、信号接收端子(8)与压力容器(1)表面完全接触时停留第二设定时间。
10.根据权利要求3所述的用于智能压力容器的导波信号自动采集装置，其特征在于，所述陶瓷压电片(6)表面涂有耦合剂。
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