CN108375631A - 一种面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置，其特征在于，包括圆环形底座模块、液压紧模块、超声探头模块、微型激光雷达模块和薄膜压力传感器；圆环形底座模块由第一环形底座及第二环形底座构成圆环形结构，第一环形底座及第二环形底座的连接处设置薄膜压力传感器，圆环形结构内部为空心结构，填充液压油，所述圆环形结构外部设置单向阀及微型激光雷达模块，所述圆环形结构内部设置液压紧模块，所述液压紧模块与超声探头模块连接。本发明实现快速检测金属绞线等圆柱形被检测件，大幅度提高检测效率。

Description

一种面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置。
背景技术
金属绞线是由一个中心线周围螺旋绞上一层或者多层单线而成的细长型结构，具有强度高、电气性能优越、承载能力强等优点，常作为有效承载部件被广泛应用于桥梁、港口、铁路、建筑等大型环境中，绞线结构的健康监测已成为国内外研究热点。
目前，国内外已经开展了面向绞线结构的缺陷检测研究，主要采用无损检测技术对绞线的内外结构及机械强度进行检测，根据检测的原理可将目前的绞线结构损伤检测技术分为非应力波检测法和应力波检测法。其中，应力波检测方法检测距离远，对损伤敏感，逐渐成为研究的热点，目前主要包括声发射法和超声导波法。而超声导波具有衰减小、传播距离长、检测效率高等特点，其传播特性克服了非导波方法面临的复杂媒质穿透等问题，适合长距离在役探测，逐渐成为近年来绞线结构损伤检测领域主要研究方向之一。
在对非铁磁性材料绞线进行结构损伤超声导波检测时，一般采用胶粘剂将PZT压电陶瓷粘结于绞线表面，由于胶粘剂硬化需要一定的时间，因此该方法用于有大量检测目标的金属绞线在役检测时就显得非常低效了。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置。
本发明采用如下技术方案：
一种面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置，包括圆环形底座模块、液压紧模块、超声探头模块、微型激光雷达模块和薄膜压力传感器；
所述圆环形底座模块由第一环形底座及第二环形底座构成圆环形结构，所述第一环形底座及第二环形底座的连接处设置薄膜压力传感器，圆环形结构内部为空心结构，填充液压油，所述圆环形结构外部设置单向阀及微型激光雷达模块，所述圆环形结构内部设置液压紧模块，所述液压紧模块与超声探头模块连接。
所述液压紧模块包括缸筒、活塞组件、密封装置、缓冲装置及排气装置，所述缸筒外壁设有外螺纹与圆环形结构连接，活塞组件的活塞杆设置外螺纹与超声探头模块连接。
所述超声探头模块包括压电晶片、阻尼块及保护膜。
所述薄膜压力传感模块包括薄膜压力传感器及显示器。
所述圆环形结构内环面设置内螺纹，外环面设置内螺纹。
所述超声探头模块与被测结构接触的端面为圆弧形凹面。
本发明的有益效果；
(1)本发明结构简单易于操作，解决了当前采用超声导波检测现役金属绞线等圆柱形物件时，需要粘贴PZT压电陶瓷的而导致低效问题，从而实现快速检测金属绞线等圆柱形被检测件，大幅度提高检测效率。
(2)内环上开有多个内螺纹，可以安装多个液压紧模块，因此可以根据绞线最外层线芯股数来改变检测装置的检测单元数量，使检测装置更具有多用途性；
(3)超声探头模块与被测结构接触的端面是圆弧形凹面，以提高与绞线间的接触面积，并且可以根据不同检测方法更换不同晶片类型的超声探头模块，从而激励不同模态及频率的超声导波，提高检测装置的适用性及检测精度；通过以上对核心检测模块的设计，可以提供一种稳定可靠的面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置，克服了现有金属绞线超声导波检测技术存在的检测不方便、效率低、繁琐等不足，为不同材料的金属绞线等圆柱形等被检测工件提供了有效实用的检测工具。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是第一及第二环形底座的结构示意图；
图4是超声探头模块结构示意图；
图5是薄膜压力传感器的检测原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
一种面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置，如图1所示，包括圆环形底座模块1、液压紧模块5、超声探头模块3、微型激光雷达模块4和薄膜压力传感器8。
遥控器传递信号给电调控制油泵，油泵向多个面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置构成的超声检测阵列提供液压油，液压油通过单向阀6进入第一及第二环形底座构成圆环形结构的内部空心结构，在液压作用下，液压紧模块的活塞被推动，活塞杆顶出，从而使得安装在活塞杆的超声探头模块与被测结构紧密接触，超声探头模块与波形发生器及数据采集卡相连，即可实现超声导波的激励与接收。
如图2及图3所示，所述圆环形底座模块由第一环形底座及第二环形底座通过螺栓构成一个圆环形结构，两个环形底座均为半环形，第一及第二环形底座的连接处通过螺栓7夹有薄膜压力传感模块，由薄膜压力传感器和显示模块组成，用于测量两半环形底座间锁紧及工作时的压力。
圆环形结构内部为空心结构，填充液压油。圆环形结构外环上开有内螺纹，外环上设置单向阀6，单向阀通过油管与油泵连接，用于防止油液反向流动，作为油路的单向锁紧而起保压作用，需要泄油时可打开单向阀，并通过油泵电机反转将油吸出。圆环结构外环还通过螺丝安装微型激光雷达模块，用于精确测量检测阵列中检测装置间的相邻距离，从而提高超声导波检测的精度。
图3所示的第一及第二环形底座为半圆状空心结构，可以用于绞线检测，也可用于管状、柱状结构检测。可根据被测结构的直径适配不同直径的底座，可根据被测绞线最外层股线数适配开有不同的内螺纹的底座。
如图4为超声探头模块结构示意图，一端为螺旋结构，用于将超声探头模块安装于液压紧模块的活塞杆。另一端为曲面，可根据被测结构表面进行适配。中间空槽用于放置压电晶片9。压电晶片可根据被测结构和检测方法进行适配。
如图5所示为薄膜压力传感模块的检测原理图，用于测量环形底座用于测量环形底座间的压力，从而实现装置的标定。测量前将螺栓锁紧，得到底座间的压力为A，再对表面贴有薄膜压力传感器的标准试件进行测量，通过调节油泵输出液压为B，得到读数C(即超声导波检测模块与被测试件间的压力)。之后，对被测结构进行多段检测时，装置进行多次装卸，只需保证螺栓锁紧时的压力为A，再将油泵液压输出调节为B，即可保证超声导波检测模块与被测试件间的压力为C，从而使测量时的压力调节保持一致，提高装置检测准确性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种面向绞线结构的液压紧式超声导波损伤检测装置，其特征在于，包括圆环形底座模块、液压紧模块、超声探头模块、微型激光雷达模块和薄膜压力传感器；
所述圆环形底座模块由第一环形底座及第二环形底座构成圆环形结构，所述第一环形底座及第二环形底座的连接处设置薄膜压力传感器，圆环形结构内部为空心结构，填充液压油，所述圆环形结构外部设置单向阀及微型激光雷达模块，所述圆环形结构内部设置液压紧模块，所述液压紧模块与超声探头模块连接。
2.根据权利要求1所述的液压紧式超声导波损伤检测装置，其特征在于，所述液压紧模块包括缸筒、活塞组件、密封装置、缓冲装置及排气装置，缸筒外壁设有外螺纹与圆环形结构连接，活塞组件的活塞杆设置外螺纹与超声探头模块连接。
3.根据权利要求1所述的液压紧式超声导波损伤检测装置，其特征在于，所述超声探头模块包括压电晶片、阻尼块及保护膜。
4.根据权利要求1所述的液压紧式超声导波损伤检测装置，其特征在于，所述薄膜压力传感模块包括薄膜压力传感器及显示器。
5.根据权利要求1所述的液压紧式超声导波损伤检测装置，其特征在于，所述圆环形结构内环面设置内螺纹，外环面设置内螺纹。
6.根据权利要求3所述的液压紧式超声导波损伤检测装置，其特征在于，所述超声探头模块与被测结构接触的端面为圆弧形凹面。
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