CN1570620A - 用于检测管道的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管道检测的方法和设备，特别是借助于超声波检测管道中的缺陷。为此目的，在通过管道的过程中由测量传感器发射超声波信号。在管壁的界面上，例如表面或缺陷，反射的信号被测量和分析。本发明的特征在于，由多个在管道的圆周方向上挨着排列的转换元件组成的分区作为成组发射器的虚拟传感器共同在至少一个入射方向下向管壁发射超声波信号，通过该成组发射器的同一个和/或其他的分区接收在管壁界面反射的信号。

Description

用于检测管道的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于检测管道的方法，特别是用于借助超声波检测管道中的缺陷，使用此方法时，在通过管道的过程中把从转换元件发出的超声波信号发射到管壁中，对用于确定管壁缺陷的不同界面反射的声波信号进行分析，以及用于检测管道的设备，特别是借助于按照权利要求1至10所述的方法，特别是作为一个穿过管道偏移的仪器的一部分，用于通过管道，具有至少一个带有基本是圆形的围绕传感器支架安装的转换元件的传感器支架。

背景技术

在铺设的管道中有规律地进行关于侵蚀，局部腐蚀等的自动无损检测是必须的。这样的缺陷可以通过由它所造成的管壁的密度的改变和管壁物理性质的改变来确定。

通常在垂直射进管线壁时，测量管道的内和外壁以及缺陷位置的反射信号行进时间之间的不同，测量结果带有一个路程信息，在需要分析时，在执行测量过程之后把测量结果中间储存和/或在线进行分析。这种设备通常在用于通过管道的仪器中与仪器的分体连接，该分体至少有一个耐压的壳体用于容纳用于处理测量值和记录测量值以及用于供电的设备。

由EP0 271 670 B2已知一种用于检测管道的侵蚀和类似的缺陷的方法，在这种方法中借助一种穿过管道的装置(管道清洗机)通过本身偏移的用于检测管壁的设备发射超声波信号，测量在管道的内壁和外壁的反射之间行进时间的不同。由两个行进时间的不同就能够确定管壁的厚度。小的点状腐蚀难以被检测到。

为了发射超声波信号，由EP0 255 919 B1已知用通过管道的用于检测同一个管道的设备，该设备装有安装超声波测量头的圆形支架，超声波测量头以有规律的间距安装在支架的圆周上，并且其传感器面一直处于与管壁法线垂直的角度位置。在前面说明的现有技术中可以看出特别的不利之处，亦即使用这样的方法及这样的设备只能确定侵蚀和局部腐蚀，而不能确定裂缝。为了确定对着管子正面的裂缝必须倾斜射入(超声波)，以及因此需要用带有朝向其他方向的传感器的管道清洗机的附加的过程。这样也只能检测裂到管壁表面的裂缝，而不能检测位于管壁内部的裂缝。

发明内容

因此本发明的任务是，创造一种用于检测管道的方法和设备，用这样的方法和设备在设备构造简单的条件下，除检测表面的侵蚀和局部腐蚀外也可以检测裂缝，特别是可以在一个测量过程中准确地检测出位于管壁内部的裂缝。

这个任务按照本发明用开头提到的方式这样解决，由多个在管壁的圆周方向互相挨着排列的转换元件组成的分区作为成组发射器的虚拟传感器一起在至少一个入射方向下向着管壁发射超声波信号，并且通过这个成组发射器的同一个和/或其他的分区接收在管壁的界面反射的信号。为了解决这个任务设计这样一种设备，至少构成有一个具有多个在管壁的圆周方向互相挨着排列的转换元件的成组发射器，从由多个单独的转换元件组成的分区作为虚拟传感器在一个入射角度下发射超声波信号，成组发射器的同一个和/或其他的分区用于接收在管壁界面反射的超声波信号，这种发射与接收一起控制。

转换元件的排列并不意味着，成组发射器必须弯曲或为了覆盖而沿圆周一起安装-它们也可以构成平的，并且为了覆盖圆周互相倾斜地安装。成组发射器(传感器-阵列)通过单个的由压电晶体制成的转换元件的排列，最好例如16至256个转换元件，装在一个公共的壳体中并最好具有在圆周方向的弯曲，这个弯曲与待检测的管壁的曲率相对应。单个的转换元件在排列方向(圆周方向)最好有0.3至2.5mm的宽度，它在垂直于排列方向的距离可以较大。例如在24英寸的管子上在整个圆周上把大约6400个转换元件定为成组发射器的合适数目，在这种情况下成组发射器成两个在管壁的延伸方向相邻排列的环在圆周方向上互相偏移，可以部分互相重叠地排列。

转换元件的激发频率最好在1.0至2.5MHz的范围内，典型的是在5MHz。通过一起或分组控制，被选定的部分或选出单一的转换元件按照本发明使超声波的发射动态同步，这样就造成了虚拟的传感器。一起或分组控制意味着不必同时控制(如果为了垂直发射出的超声波射束的同步也不排除)，而是也含有对虚拟传感器的转换元件的时间顺序的控制(作为一个成组发射器的全部元件的组或部分)，特别是为了通过对虚拟传感器的各个转换元件的超声波的合适的相位控制造成具有向着这样的相位控制的成组发射器的测量表面倾斜的波前以及从而偏离垂直发射的发射方向。超声波发射的同步含有相同能量的声波的波前聚焦，以及例如与具有在全部空间范围内(部分圆形的)波前的相同声能的单一的转换器的部分圆形传播的波相比，具有在一个较窄差别范围内的在使用临界值以上的声能。超声-发射-形成也含有形成单一的虚拟传感器的声波的重叠(中立)的叠加效果的转换元件或者，如所说的，动态的合成，在这种情况下，也如上所述，这样的动态同步的超声波发射通过时间偏移的启动能够朝向偏离垂直-发射的方向。

通过本发明可以实现，通过垂直和倾斜入射，后者沿两个方向，不仅能够检测到侵蚀和局部腐蚀，也能够发现裂缝和特别是在管壁内部的裂缝，通过转换元件在圆周方向上的排列特别是从纵向范围(检测)，如纵向裂缝，同时也给出圆周位置的准确数据。借助行程区别的确定进行侵蚀和局部腐蚀的检测，因为管壁这样的变化也是行进时间区别变化的条件。在这里可以改变一起启动的转换元件部分的数量，并且从而改变虚拟传感器的数量，这样由此也能够检测(小的)点状腐蚀。检测伸展直到管壁表面的裂缝是通过相同的检测器组合借助脉冲-回声-方法基于在那儿存在的角度反射效果进行的，相反对位于管壁内部的裂缝的检测是通过与发射转换器-组合不同的转换器用使超声波贯穿的方法实现的。在此也存在改善的深度估定。

在本发明的范围内，建议在使用所谓的分组发射或相位阵列之下把超声波-检测方法用于管道内的材料检测，在这种情况下通过对各个转换元件的时间变化的个别控制，成组发射器的部分(或所有)转换元件使全面的高精度的材料检测成为可能。通过用于每个成组发射器的最好是现有的独特的装有弹簧的用于连接在管道内壁上的传感器悬架能实现射入管壁的信号的质量稳定不变和成组发射器相对于管壁的确定的位置。这尤其在管道内部工作时，而此管道在大的距离上通常具有椭圆度、凸起或其他的不圆度时，具有决定性的意义。

在优选的实施例中成组发射器的各个转换元件，特别是组成虚拟传感器的成组发射器的转换元件分组的各个转换元件，以合适的方式被时间偏移地启动，这样被发射的测量脉冲的传播方向和/或聚焦深度在圆周方向及径向是可变化的。通过这种方式，使用每个成组发射器能够实现在不同的入射角下向管壁发射大量入射信号，信号深入管壁的性能在一个宽的范围内能适应测量要求。

最好信号的发射和检测在离管内壁一个有限的距离上进行，这样管壁的不平对成组发射器的损害被排除。

为了得到可靠的和能再现的测量结果，还规定，信号发射-距离，也就是成组发射器和管道内壁的距离，在测量过程中保持基本不变。

因为在管壁内部检测存在的裂缝只有在相对管壁的法线倾斜地发射信号才能可靠地进行，本发明在一个另外的实施例中规定，在倾斜发射信号时相对管壁的法线的信号发射的方向这样选择，即声波在管子内部空间和管壁之间的分界面上折射之后以相对管壁法线方向大约45°的角度传播。通过这样一个在管壁之内的发射过程可以保证，在声波在管子外壁或内壁反射时基本上形成声波的一个全反射，入射和反射的波束相互成90°的角，在这种情况下不存在向外折射到环境中的波束，这样射入的声能的大部分在管子内部空间以及管子内壁的方向射回。用这种方式能使进行检测所需要的声能减到最小。

因为裂缝不是总能从一侧确定，例如下面的情况，如果裂缝位于一个管壁焊缝附近，就必须从两侧射入。为此根据本发明规定，信号从第一个角度和第二个角度射出，其中第二个角度通过第一个角度在管壁法线处反射得到。

最好一个成组发射器的各个转换元件以直线排列或直线阵列的形式布置，其中阵列的延伸方向垂直于传感器平面，也就是转换元件所处的信号发射和声敏感的平面。在本发明的一个特别有利的实施例中，传感器阵列在延伸方向上具有与管壁曲率相匹配的最终的曲率。用这种方式能够实现每个单一的转换元件与管道内壁有基本相同的距离。

为了使在成组发射器在独特地弹性地连接到管壁的过程中在相邻的成组发射器之间不发生冲撞，本发明在优选的实施例中规定，多个成组发射器作为一组在圆周方向上相互间隔开并以一个共同的轴向位置安装。在这种情况下成组发射器的一组转换元件最好排列成与管壁内圆周同心的圆周。为了保证在圆周方向上管壁的完全的信号覆盖，可以设计多个由成组发射器组成的在轴向相互偏移的组，这些组在圆周方向部分重叠。在圆周方向上重叠的量在这种情况下这样选择，与前述的倾斜的信号发射相联系实现在圆周方向上管壁的完全的信号覆盖。

为了实现管壁的完全的信号覆盖还规定，为了发射信号重复地依次启动成组发射器的不同分区(虚拟传感器)，特别是由各自相同数目的转换元件组成的分区，这样好像成组发射器分区的发射随着时间沿着成组发射器偏移，直到各个成组发射器的所有转换元件至少被激活一次为止。通过这样把成组发射器分成虚拟的子单元以及前述的这些单元的虚拟的偏移，使管壁在圆周方向上在某一区域内被扫描。

基于成组发射器在管壁的圆周方向的排列，以有利的方式保证，在倾斜的信号发射时在管子内壁或管子外壁反射的信号通过发射的成组发射器的分区也可被检测出来，然而该分区一般不与发射信号的分区的相同。通过前述的多个成组发射器的偏移的-重叠的排列能够根据本发明通过所有的成组发射器的所有的分区或虚拟的传感器的全部的发射实现在圆周方向上管壁的完全的信号覆盖。

根据前面的内容基于成组发射器的固定的几何排列得到管壁的完全的信号覆盖。根据本发明的另一优选实施例也可以设计为，为了实现在管道的圆周方向上管壁的完全的信号覆盖，成组发射器能够转动。在本发明的一个这样的实施例中只有安装在一个确定的、基于设备的运动的随时间变化的轴向位置的成组发射器的组，成组发射器在圆周方向上相互间隔开。传感器成组地围绕管子轴转动，并且同时基于管道清洗机的轴向运动沿轴向继续运动，这样以合适的选定的转动速度达到管壁的完全的信号覆盖。

为了固定成组发射器，在本发明的一个优选实施例中规定，传感器支架具有至少一个与成组发射器同轴安装的、中心的圆柱形的中间元件。为了在管道中轴向引导设备以及为了保证防止翻转的足够的稳定性，传感器支架可包括与纵轴同轴安置、至少在它的边缘区的柔性的圆形横截面的导向盘，其最大直径相当于管道的内径或稍微大于管道的内径。这样构成的导向盘在设备的行进中在任何时刻都与管道内壁形锁合地贴合，并且基于它在边缘区柔性的构成也能适应管道中通常出现的不圆度，这样保证对传感器排列的可靠的导引。为了足够的磨损强度，根据本发明规定，导向盘由合适的塑料，特别是由聚氨酯构成。

在本发明的优选的实施例中，为了保证把成组发射器柔性地独特地连接在管道内壁上规定，各个成组发射器的传感器悬架至少由两个活节杆组成，活节杆用铰链连接，其自由端铰接在一个容纳成组发射器的传感器滑撬的固定元件上以及传感器支架的中间元件上。在此铰链连接最好能由转动铰链构成。用这种方式各个成组发射器沿径向和轴向都能相对管子内壁移动，相反在圆周方向这个位置相对刚性地被固定。

为了保证把成组发射器弹性地连接在管子壁上，并且同时防止链接的传感器悬架在管道的不圆处，例如凸起处跳动，以及特别避免传感器悬架的径向振动，根据本发明还规定，链接在中间元件上的活节杆构成为具有附加的减震性能的伸缩式-弹簧-元件。此外，为了改善弹性和减震性还可以规定，在传感器滑撬和传感器悬架的元件之间安装另外一个伸缩式-弹簧元件。

传感器滑撬用于容纳阵列形式的成组发射器，并且因此最好这样构成，使朝向管子内壁的传感器滑撬的表面的曲率在圆周方向上基本上与成组发射器的曲率相当。在本发明的另一个实施例中传感器滑撬具有一个在圆周方向上在表面上延伸的槽，成组发射器配合在这个槽中，这个槽的深度基本上与成组发射器在径向上的尺寸相符合。根据按照本发明的设备的一个另外的优选的实施例中，传感器滑撬具有与成组发射器的轴向尺寸相比较大的尺寸，在最优选的实施例中在这个区域安装有距离保持器。用这种方式能够保证成组发射器对管道内壁的固定的最终距离，这一方面对测量结果的质量有用，另一方面对特别是保护成组发射器不受机械的损害有用。根据一个另外的特征按照本发明构成的仪器在面向管壁的距离保持架的表面上有磨损保护，这有助于延长本发明的使用寿命。磨损保护可以例如由磨损少的塑料，例如聚氨酯组成。

根据本发明的对管道材料的检测最好使用纵向的超声波。在本发明的最优选的实施例中横向波也能用于材料检测。用这种方式信号发射和信号在管壁中传播的全部的多种可能性都能用于检测目的，这可以用于材料缺陷的可靠的检测，这些缺陷在没有被识别时可能引起灾难性的后果。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例对本发明进行说明。其中：

图1带有按照本发明的用于检测管道的设备的用于通过管道的仪器的侧视图；

图2按照本发明的用于检测管道的设备的透视图；

图3a示意地示出产生垂直于传感器平面传播的声波的波前；

图3b示意地示出产生倾斜于传感器平面传播的声波的波前；

图4a示意地示出把按照本发明的传感器划分为各个分区(虚拟传感器)；

图4b示意地示出虚拟传感器不同可能的声-发射-方向；

图5按照本发明的成组发射器在管道内的排列的示意剖视图；

图6a示意地示出在没有裂缝的管壁中的声波行进路线；

图6b示意地示出在有裂缝的管壁中的声波行进路线；以及

图7示意地示出用于检测裂缝的、特别是用于裂缝深度估定的、能够使用的声波信号的行进路线。

具体实施方式

用于通过管道的仪器，简称为管道清洗机(Molch)1，在图1示出的实施形式中具有三个一个接一个地排列的耐压的壳体2、3、4。壳体2、3、4装有若干个套环(Manschette)5，它们内侧贴紧在管道6上，并且借助在管道中输送的介质推进管道清洗机1。例如在壳体2中有给仪器供电的电池。此外，壳体2至少有一个作为用于路程测量的距离计轮的滚轮7。第二个壳体2具有用于数据处理和记录的装置，而在仪器的运动方向8上最后的壳体4含有用于下述的传感器-设备的电子测量装置。

在图1示出的实施例中在管道清洗机1的后端悬挂着带有传感器支架和由传感器支架支承的成组发射器16、16′的用于检测管道的按照本发明的设备9。各个壳体2、3、4以及传感器支架通过铰链10、10′相互连接。

在图2中透视地示出了按照本发明的检测设备9。它在其前侧有导向盘11，导向盘11至少在其边缘区12构成为弹性的，并且最好由聚氨酯构成。导向盘11被安装在圆柱杆形的中间元件13的末端，中间元件13在同一末端有铰链元件14，铰链元件14用于与壳体4的合适的配合件构成铰链连接。

围绕中间元件13，多个传感器悬架15排列在两个平面上。传感器悬架15各包括一个用于容纳成组发射器16、16′的传感器滑撬17。发射器16、16′排列成在两个轴向的一个接一个的、在圆周上延伸的组，在此一个组的成组发射器16与另一个组的成组发射器16′在圆周方向上部分重叠，从而不管不同的管子直径，保证通过成组发射器16、16′完全覆盖管壁的全部圆周。传感器滑撬17形成与管壁曲率相匹配的表面18，表面18在轴向，也就是说，在排列的纵轴方向具有比成组发射器16、16′的相应的延伸较长的尺寸。在这个较长的区域内在传感器滑撬17的弯曲的表面18上设有距离保持器19，距离保持器19在其上表面20上有磨损保护。成组发射器16、16′在传感器滑撬上面的槽21中固定在传感器滑撬17上，在此成组发射器16、16′和槽21基本上在圆周方向上延伸。

此外，传感器悬架15具有两个用于把传感器滑撬17铰接地固定在中间元件13上的活节杆22、22′。活节杆22、22′借助转动铰链23相互连接，并且以其相应的自由端一方面铰接在安装在传感器滑撬17上的固定元件24上，另一方面铰接在装置的中间元件13上。在传感器滑撬17的下面和传感器悬架15的下活节杆22′之间设有用于把传感器滑撬17独特地、用减震-弹簧连接在管道6的内壁上的伸缩式-弹簧元件25。在所示出的实施例中下活节杆22′附加地构成为伸缩式-弹簧元件。

基于其减震和弹性性能传感器悬架15在测量过程中用于保持成组发射器16、16′对管道6的内壁的确定的基本不变的距离。在这种情况下成组发射器16、16′不直接贴紧在管道6的内壁上，而是通过距离保持器19保持一个一定的最终的距离。成组发射器16、16′和容纳它们的传感器滑撬17这样形成，即它们采用管壁的曲率。

如由图2可以看出的，成组发射器16、16′各自沿着与轴L同心的圆排列成两组，在此成组发射器16、16′在一个组内在圆周方向上各自相互间隔开，以便使成组发射器16、16′，例如在横截面变窄时，不会相撞。不同的圆排列的成组发射器16、16′总是互相相对“在间隙处”排列，以便实现在圆周方向上完全的传感器覆盖。成组发射器通过沿半径定向的窄面发射超声波，并且接收从管壁散射的超声波信号。

图3a示出由各个-组成虚拟传感器26的-转换元件28组成的直线成组发射器16(传感器阵列)，其中只示范地示出几个。

当对组成一个虚拟传感器26的分量(这也可能包括一个成组发射器16的所有元件28)或一个这样的成组发射器16的所有转换元件28进行同步的启动时，产生一个平的、垂直于直线的成组发射器16推进的声波的波前27，它在所示出的实施形式中由各个转换元件28的发射组成。当一个这样的声波27沿着在图7中示出的管壁32的法线N射入时，声波不仅在管道6的内壁33，而且也在管道6的外壁34被反射，并且基本上通过相同的发射的转换元件28能被检测出(脉冲-回声-方法)。被测定的两个反射信号的行进时间差能够确定管壁32的厚度，在此与设定值相比减小的管壁厚度表示有侵蚀损害。

为了可靠地检测具有通常基本在径向延伸部分的裂缝，把超声波沿径向射入管壁是不适当的。为此必须进行倾斜的入射。

图3b示出根据两个例子借助于一个由各个转换元件28组成的一个直线的传感器支架16的虚拟传感器26产生一倾斜行进的平的声波的波前27。如由图3b看出的，如果各个转换元件28随时间偏移一个接一个地启动，虚拟传感器26发射在一个角度α下向右和在一个角度α′下向左行进的声波27。这种对转换元件28的随时间偏移的启动用不同长度的箭头在各个转换器28的上面示出，在此各个箭头的长度表示从启动所属的转换元件28开始所过去的时间。在使用弯曲的传感器支架16时(图4a)，为了产生沿相对于半径(弯曲的传感器支架16和管壁的)倾斜的射入方向的声波射束，虚拟传感器26的各个传感器元件这样启动，即，以最小的发散形成波束，并且波前是直的和平的，仿佛各个转换器的各个“波束”也平行行进。

转换元件28的众多的启动变型是可能的。例如可以通过从虚拟传感器26的边缘向它的中心进展地启动转换元件28，产生一个相互交错的，也就是在距离成组发射器的某一距离处聚焦的波前27。

图4a示出把按照本发明的具有与管壁匹配的曲率的成组发射器16分为多个分区26的虚拟传感器。

按照本发明的成组发射器16可以例如由256个单个的转换元件器28构成。例如32个这样的转换元件28组成一个虚拟传感器26，在此不仅一个成组发射器16的，而且两个在圆周方向相互紧接着的或在圆周方向相邻偏移地排列的成组发射器16的虚拟传感器26可以部分重叠，以达到在圆周方向上足够的分辨率，也就是说，各个转换元件28可以相应被配属于两个虚拟传感器。

图4b再次示出已经借助于图3a和3b讨论过的由一个成组发射器16的多个转换元件28组成的虚拟传感器26的选择方向的辐射。在成组发射器16的任何部位都可以构成一个虚拟传感器26，通过该虚拟传感器超声波能够在任何预定的角度下对着管壁的一条法线N射入管壁。在所示出的实施例中，在一个0°的角度下以及在两个不同于0的α、α′的角度下射入。用这种方式按照本发明的成组发射器16不仅能根据脉冲-回声-方法用于壁厚测定，而且也能用于在图7中示出的裂缝的检测(超声信号法)。

图5示出如何借助于由图2说明的成组发射器16、16′的排列能够实现管道6完全的信号覆盖。此外在图5中可以看出，第一个圆形排列的成组发射器16与第二个圆形排列的成组发射器16′在圆周方向U的重叠。成组发射器16、16′的每一个都借助分区，也就是虚拟传感器，在已经多次提到的三个入射角度0°、α、α′下发射时紧随时间的一个接着一个的三个超声波信号，通常是这样，波前在45°的角度下在管道内前进，在此α′＝-α。因此在相对于垂直线的正和负的倾斜的角度下入射，因为第一个(正的)入射不能发现的直接在一个管子-焊缝后面的裂缝，肯定通过(负的)倾斜的另一个入射被检测到，因为在此它位于管子焊缝之前。接着虚拟传感器在箭头U示出的圆周方向上至少偏移一个转换元件28，然后重新发射三个超声波信号。用这种方式在成组发射器16、16′的区域内实现在圆周方向U上对管道6进行扫描，从而与所提到过的传感器重叠一起实现在圆周方向U上的完全的信号覆盖。如从图5所看出的，成组发射器16、16′与管壁保持间隔开设置，在此在成组发射器16、16′和管道6内壁之间保留的自由空间29充满了在管道6中输送的介质。

图6a和6b说明根据本发明用于检测在管道6的内部的裂缝30的方法。

图6a示意地示出在管道6的壁32中的声波行进路线31。布置在管道6内的成组发射器16的分区(虚拟传感器)在一个与管壁32的法线N倾斜的最终角度下把超声波射入管壁，这样波前在管道6的内壁33第一次折射之后在相对法线N大约45°的角度下传播。从而可以保证，在管道6的外壁34基本实现入射声波的全反射，这样在管道6的内壁33方向的全部入射能量都被反射回来。在内壁33上声波再一次被折射，在横穿过自由空间29后进入成组发射器另外的分区，在这儿它具有基本上与发射强度相当的强度而能被检测出。

图6b表示与图6a类似的状态，然而在这里示出的实施例中在管道6外壁34的附近有一个裂缝30。在这种情况下与图6a类似的入射的声能在裂缝30上被反射和折射，并且在发射的成组发射器16的虚拟传感器的区域被检测。为了也能够检测对于超声波难以通过的区域，例如在管壁焊缝35附近的裂缝30’，必须在管壁32的每个位置进行从两侧的入射。这可以通过按照本发明的入射几何关系和成组发射器的重叠布置得到保证。

在图7中详细地示出射入管壁32的声波与裂缝30的相互作用。从成组发射器16的发射的虚拟传感器26到虚拟传感器26′的发射路线a-b-c-d基本上相当于在图6中示出的声波路线31(然而在这里与图6不同，在图7中示出的是从右边射入信号)。管道6有一个裂缝30，这样只有入射声波的一部分沿着路线a-b-c-d到达虚拟传感器26′，因为一部分波能(e、f)在缺陷位置30被折射和反射。这部分在所示实施例中不能在被接收到。入射声波在裂缝30处被折射的部分h基于图7能推测出的路线h-i到达成组发射器16的分区26(虚拟传感器)。

为了测量壁厚，在垂直地射入信号时，通常使用纵波，为了根据图6a、6b或7贯穿管壁32也使用横波。

附图标记表

1           管道清洗机

2、3、4     (管道清洗机)壳体

5           套环

6           管道

7           滚轮

8           管道清洗机(1)的运动方向

9           检测设备

10、10′    铰链

11          导向盘

12          边缘区

13          中间元件

14          铰链元件(Gelenkelement)

15          传感器悬架

16、16′    成组发射器

17          传感器滑撬(Sensorkufe)

18          传感器滑撬(17)的表面

19          距离保持器(Abstandshalter)

20          距离保持器(19)的表面

21          槽

22、22′    活节杆

23          转动铰链(Drehgelenk)

24          固定元件

25          伸缩式-弹簧元件

26          虚拟传感器

27          声波的波前

28          转换元件(Wandlerelement)

29          自由空间

30，30′    裂缝

31          声波行进路线

32          管壁

33          内壁

34          外壁

35          管壁焊缝

L           (纵)轴

N           管壁法线

U           圆周方向

α、α′    入射角

Claims (31)

1.用于检测管道的方法，特别是用于借助超声波检测管道中的缺陷，其中在一个通过管道的行进过程中通过从转换元件向管壁发射超声波信号，并且分析在不同界面反射的用于测定管壁的缺陷的声波信号，其特征在于，由多个在管道的圆周方向挨着排列的转换元件组成的成组发射器的分区作为虚拟传感器共同地至少在一个入射方向，向管壁射入超声波信号，通过该成组发射器的同一个和/或另一个分区接收在管壁的界面反射的信号。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，用于信号发射的分区的或者虚拟传感器的转换元件相对互相按时间延缓启动。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，在管壁和成组发射器之间的信号发射距离在测量过程中基本保持不变。

4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，在倾斜的信号发射时相对于管壁的法线的信号发射的方向这样选择，即声波在管子内部空间和管壁之间的界面折射后在与管壁法线大约成45°的角度下传播。

5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，信号还在相对于第一入射角度在管壁法线处反射的第二角度下射出。

6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，为了发射信号，重复地一个接一个地启动成组发射器的不同分区(虚拟传感器)，该分区特别由各自相同数量的转换元件组成，这样仿佛成组发射器的发射的分区随时间沿着成组发射器偏移，直到每个单个的成组发射器的所有转换元件被激活至少一次为止。

7.按照权利要求6之一所述的方法，其特征在于，从至少两个方向照射管壁的区域。

8.按照权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，通过所有的成组发射器的所有分区的全部的辐射，实现在圆周方向上管壁的完全的信号覆盖。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，在圆周方向上管壁的完全的信号覆盖是基于成组发射器的固定的几何布置实现的。

10.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，用于实现在管道圆周方向上管壁的完全的信号覆盖的成组发射器转动。

11.用于检测管道的设备，特别是借助按照权利要求1至10之一所述的方法，特别是作为通过管道运动的用于穿过管道的仪器的一部分，具有至少一个带有基本上圆形的围绕传感器支架排列的转换元件的传感器支架，其特征在于，至少一个具有多个在管道的圆周方向上挨着排列的转换元件(28)的成组发射器(16、16′)，其中由多个单个的转换元件(28)组成的作为虚拟传感器的用于在一个入射角度下发射超声波信号的分区，和成组发射器(16、16′)的用于接收在管壁界面上反射的声波信号的同一和/或另一分区被共同启动。

12.按照权利要求11所述的设备，其特征在于，成组发射器(16、16′)具有用于联接到管道(6)内壁(33)的各个弹性的传感器悬架(15)。

13.按照权利要求12所述的设备，其特征在于，成组发射器(16、16′)的各个转换元件以直线排列或直线阵列的形式布置。

14.按照权利要求11至13之一所述的设备，其特征在于，成组发射器(16、16′)在其延伸方向上沿圆周方向具有与管壁(32)的曲率匹配的最终曲率。

15.按照权利要求11至14之一所述的设备，其特征在于，多个成组发射器(16、16′)在一个共同的轴向位置上沿圆周方向(U)互相间隔地排列成组。

16.按照权利要求15所述的设备，其特征在于，一组成组发射器(16、16′)的转换元件(28)在与管壁的内圆周(32)同心的圆上排列。

17.按照权利要求16所述的设备，其特征在于，成组发射器(16、16′)在圆周方向(U)上可沿着与管壁(32)的内圆周同心的圆转动。

18.按照权利要求15或16所述的设备，其特征在于，设有多个在轴向和在圆周方向(U)上相互偏移的成组发射器(16、16′)的组，它们在圆周方向(U)上部分重叠。

19.按照权利要求11至18之一所述的设备，其特征在于，通过在成组发射器(16、16′)的各个转换元件(28)的一部分(虚拟传感器(26))之间适当的按时间偏移的启动，能够改变测量脉冲在圆周方向(U)或径向上的传播方向和/或聚焦深度。

20.按照权利要求11至19之一所述的设备，其特征在于，传感器支架具有至少一个与成组发射器(16、16′)同轴布置的、用于固定成组发射器的中心圆筒形的中间元件(13)。

21.按照权利要求11至20之一所述的设备，其特征在于，一个与纵轴(L)同轴设置的、至少在其边缘区(12)是柔性的圆形横截面的导向盘(11)，导向盘的最大直径与管道(6)的内径相当或稍大。

22.按照权利要求21所述的设备，其特征在于，导向盘(11)由塑料，特别是由聚氨酯构成。

23.按照权利要求11至22之一所述的设备，其特征在于，各个成组发射器(16、16′)的悬架(15)具有至少两个活节杆(22、22′)，该活节杆互相铰接，并且以其各自的自由端铰接在容纳成组发射器(16、16′)的传感器滑撬(17)的固定元件(24)上和传感器支架的中间元件(13)上。

24.按照权利要求23所述的设备，其特征在于，铰链连接由转动铰链(23)构成。

25.按照权利要求23或24所述的设备，其特征在于，铰接在中间元件(13)上的活节杆(22’)构成为伸缩式-弹簧元件。

26.按照权利要求23至25之一所述的设备，其特征在于，在传感器滑撬(17)和传感器悬架(15)的元件(22、22′，23)之间安装有一个另外的伸缩式-弹簧元件(25)。

27.按照权利要求23至26之一所述的设备，其特征在于，传感器滑撬(17)是这样构成的，它的面向管壁(32)的表面(18)在圆周方向(U)的曲率基本上与成组发射器(16、16′)的曲率相当。

28.按照权利要求27所述的设备，其特征在于，成组发射器(16、16′)与在传感器滑撬(17)的表面(18)上的在圆周方向(U)延伸的槽(21)匹配，在此这个槽(21)的深度基本上与成组发射器(16、16′)径向的尺寸相当。

29.按照权利要求28所述的设备，其特征在于，传感器滑撬(17)具有比成组发射器(16、16′)的轴向尺寸大的尺寸。

30.按照权利要求29所述的设备，其特征在于，在轴向尺寸过大的区域内在传感器滑撬(17)上安装有距离保持器(19)。

31.按照权利要求30所述的设备，其特征在于，距离保持器(19)在其面向管壁的表面(20)上具有磨损保护。

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