CN201273891Y - 一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，包括一内置有超声波传感器的探头，一装置有计算机处理系统和显示屏的超声波检测分析仪；还包括一装置在探头内用来定位超声波传感器的磁敏元件，一设置在被测陶瓷绝缘子外部空间以使磁敏元件能够测出其自身所在位置的磁场矢量的磁场装置；通过磁敏元件在磁场中测出磁场矢量，可以实现对超声波传感器的当前位置进行定位，使得超声波传感器在进行常规无损检测获得A扫描图像的同时，能够获得相同步的B扫描图像，检测人员根据图像的对应关系，可以很方便地判断出被测陶瓷绝缘子的缺陷状况，该超声无损检测装置具有检测方便、易实现，检测效果准确的优点。

Description

一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种无损检测装置，特别是涉及一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置。

背景技术

陶瓷绝缘子作为电网中用量庞大的零部件，其质量直接关系着电网的安全运行，在役陶瓷绝缘子由于长期处于运行高压的作业下，又受露天环境的侵蚀，因而不可避免地会产生失效，对陶瓷绝缘子进行在役检测则是防止由于陶瓷绝缘子失效而产生的陶瓷绝缘子脆断或击穿事故并进而造成严重经济损失的有效手段。现有常规的无损检测方法主要包括有射线探伤(RT)方法、超声检测(UT)方法、渗透探查(PT)方法、磁粉检测(MT)方法、涡流检测(ET)方法等，非常规的无损检测方法则包括有微波检测方法、电位检测方法等。对陶瓷绝缘子进行无损检测时通常采用超声检测(UT)方法。超声波检测，是利用超声波传感器发出的超声波在被检测构件中传播时，构件的声学特性和内部组织的变化会对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测可以了解材料性能和结构变化；在超声波进入被测构件遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，超声波传感器采集该反射信号并传输给计算机系统加以分析处理，通过对反射波进行分析，可以测量材料的厚度、发现隐藏的内部缺陷等。由于陶瓷绝缘子通常处于高空中，在采用超声波传感器对其进行缺陷检测时，难以准确地确定超声波传感器的位置，从而影响了对缺陷信号的准确判断。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，使得在超声波无损检测过程中，能够准确地测出传感器的位置，并通过将传感器扫描定位处理成与传感器的常规检测扫描图像相对应的传感器定位扫描图像，使得通过对常规检测扫描图像和传感器定位扫描图像的对比即可直观地判断出陶瓷绝缘子的缺陷分布状态，具有检测方便、易实现，检测效果准确的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，包括：

一内置有超声波传感器的探头，探头内的超声波传感器包含受激励后可向被测陶瓷绝缘子发射超声波的发射器和用来接收超声波通过被测陶瓷绝缘子后的回波的接收器；

一装置有计算机处理系统和显示屏的超声波检测分析仪，超声波检测分析仪内的计算机处理系统与探头内的超声波传感器电连接，计算机处理系统通过波形发生器向超声波传感器的发射器发送激励信号，超声波传感器的接收器将接收的传感信号通过第一前置放大单元、相敏检波单元、第一A/D转换单元输给计算机处理系统进行处理，由计算机处理系统处理成对应于扫描过程所拾取信号的变化状态的A扫描图像，并由显示屏予以显示；

还包括：

一装置在探头内用来定位超声波传感器的磁敏元件，该磁敏元件的传感信号输出通过第二前置放大单元、第二A/D转换单元输给计算机处理系统进行处理，由计算机处理系统处理成与超声波传感器的常规无损检测的A扫描图像相同步的B扫描图像，并在显示屏中与A扫描图像同屏显示；

一设置在被测陶瓷绝缘子外部空间以使磁敏元件能够测出其自身所在位置的磁场矢量的磁场装置。

本实用新型的一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，其构成上有三个部分。一个部分是磁场装置，该磁场装置主要是用来在被测陶瓷绝缘子外构成一个人工磁场，该人工磁场的大小足以让进入其中的磁敏元件测出磁敏元件自身所在位置的磁场矢量，该磁场矢量包括矢量的大小和方向；该磁场装置可以选用永磁体来产生所需要的磁场，也可以选用电磁装置来产生所需要的磁场。另一个部分是探头，探头内除了装有常规使用的超声波传感器外，还装磁敏元件；超声波传感器被用来向被测陶瓷绝缘子发射超声波以及接收超声波通过被测陶瓷绝缘子后的回波；磁敏元件通过磁场装置的作用可以测出其当前所在位置的磁场矢量，也就是探头位置的磁场矢量，由于超声波传感器装在探头内，因此该探头的位置也就是超声波传感器的位置，从而实现了对超声波传感器的定位。再一个是超声波检测分析仪，超声波检测分析仪通过导线与探头连接在一起，从而实现超声波检测分析仪内的电路部分与探头内的电路部分进行信号传递；该仪器内分别装有波形发生器、第一前置放大单元、相敏检波单元、第一A/D转换单元、计算机处理系统、第二前置放大单元、第二A/D转换单元；显示屏设置在仪器的壳体处；仪器壳上还设有控制键盘以用来进行输入操作，如输入控制指令，输入设定参数等；波形发生器的输入接至计算机处理系统，后者向前者输出控制信号使前者产生对应的波形；波形发生器的输出分别接至超声波传感器和相敏检波单元，波形发生器向超声波传感器输出激励信号，向相敏检波单元输出比较信号；超声波传感器的发射器受激励后产生对应的振动而向被测陶瓷绝缘子发射超声波，接收器接收超声波通过被测陶瓷绝缘子后的回波并将回波的振动转换为电信号输出给第一前置放大单元；第一前置放大单元的输出接至相敏检波单元的输入，将超声波传感器输给的信号加以放大后输出给相敏检波单元；相敏检波单元的输出接至第一A/D转换单元，相敏检波单元对第一前置放大单元的输出信号进行相敏检波处理，处理后的信号输给第一A/D转换单元；第一A/D转换单元的输出接至计算机处理系统，计算机处理系统对输入信号进行处理，计算机处理系统的控制信号输出分别接至超声波传感器、第一前置放大单元、相敏检波单元、第一A/D转换单元的控制端；磁敏元件的输出接至第二前置放大单元的输入，磁敏元件将测试的磁场矢量转换为电信号输出给第二前置放大单元；第二前置放大单元的输出接至第二A/D转换单元的输入；第二A/D转换单元的输出接至计算机处理系统，计算机处理系统对输入信号进行处理，计算机处理系统的控制信号输出分别接至磁敏元件、第二前置放大单元、第二A/D转换单元的控制端；计算机处理系统的输出接至显示屏；控制键盘的输出接至计算机处理系统。

本实用新型的一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，在对陶瓷绝缘子进行无损检测时，是将磁场装置装设在被测陶瓷绝缘子的外部，将探头贴近陶瓷绝缘子，对陶瓷绝缘子进行有无缺陷的扫查。探头在扫查过程中，探头内的超声波传感器的发射器受波形发生器所所发出的一个预置的波形信号所激励而产生振动，发射超声波，由超声波传感器的发射器所发射的超声波进入陶瓷绝缘子。根据超声波的声学特性，当超声波从一种介质进入另一种介质时，由于两种介质密度不同，因而在两种介质分界面，其方向传播会发生改变：其中一部分折射入另一种介质，另一部分被反射回来；同时，超声波在传播过程中，由于受介质和介质中杂质的阻碍或吸收，其强度会产生衰减；因此，当超声波在被测介质中传播时，被测介质材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解，可以测出被测介质的材料性能和结构变化。探头内的超声波传感器的接收器接收超声波通过被测陶瓷绝缘子后的回波，该回波信号被转换为电信号后，通过第一前置放大单元、相敏检波单元、第一A/D转换单元而输给计算机处理系统进行处理，由计算机处理系统处理成对应于扫描过程所拾取信号的变化状态的A扫描图像，并由显示屏予以显示；在超声波传感器进行常规的无损检测扫描过程中，探头内的磁敏元件不断同步地将所测出的当前位置的磁场矢量通过第二前置放大单元、第二A/D转换单元而输给计算机处理系统进行处理，由计算机处理系统处理成与超声波传感器的常规无损检测的A扫描图像相同步的B扫描图像，同时，计算机处理系统进一步地将相同步的A扫描图像、B扫描图像处理在一个显示页面中，以便检测人员根据图像的对应关系，可以从A扫描图像的某一特征点找到B扫描图像中所对应的传感器位置，或从B扫描图像的某一传感器位置找到A扫描图像中所对应的图像变化特征；使检测人员根据图像的对应关系，方便地判断出被测陶瓷绝缘子的缺陷情况。

本实用新型的有益效果是，由于采用了一磁场装置、一分别内置有超声波传感器和磁敏元件的探头、一装置有计算机处理系统和显示屏的超声波检测分析仪来构成用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，通过磁场装置与磁敏元件的作用，即利用磁敏元件测出当前位置的磁场矢量，使得超声波传感器在进行常规的无损检测过程中，可以实现当前位置的定位，在超声波传感器进行常规无损检测获得A扫描图像的同时，通过磁敏元件可以获得相同步的B扫描图像，通过计算机处理系统将相同步的A扫描图像、B扫描图像处理在一个显示页面中，使检测人员根据图像的对应关系，可以很方便地判断出被测陶瓷绝缘子的缺陷状况，该超声无损检测装置具有检测方便、易实现，检测效果准确的优点。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置不局限于实施例。

附图说明

图1是本实用新型的构成示意图；

图2是本实用新型的原理框图。

具体实施方式

参见附图所示，本实用新型的一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，包括：

一内置有超声波传感器11的探头1，探头1内的超声波传感器11包含受激励后可向被测陶瓷绝缘子10发射超声波的发射器和用来接收超声波通过被测陶瓷绝缘子10后的回波的接收器；

一装置有计算机处理系统21和显示屏28的超声波检测分析仪2，超声波检测分析仪2内的计算机处理系统21与探头1内的超声波传感器11电连接，计算机处理系统21通过波形发生器22向超声波传感器11的发射器发送激励信号，超声波传感器11的接收器将接收的传感信号通过第一前置放大单元23、相敏检波单元24、第一A/D转换单元25输给计算机处理系统21进行处理，由计算机处理系统21处理成对应于扫描过程所拾取信号的变化状态的A扫描图像，并由显示屏28予以显示；

还包括：

一装置在探头1内用来定位超声波传感器11的磁敏元件12，该磁敏元件12的传感信号输出通过第二前置放大单元26、第二A/D转换单元27输给计算机处理系统21进行处理，由计算机处理系统21处理成与超声波传感器11的常规无损检测的A扫描图像相同步的B扫描图像，并在显示屏28中与A扫描图像同屏显示；

一设置在被测陶瓷绝缘子10外部空间以使磁敏元件12能够测出其自身所在位置的磁场矢量的磁场装置3。

本实用新型的一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，其构成上有三个部分。一个部分是磁场装置3，该磁场装置3主要是用来在被测陶瓷绝缘子10外构成一个人工磁场，该人工磁场的大小足以让进入其中的磁敏元件12测出磁敏元件自身所在位置的磁场矢量，该磁场矢量包括矢量的大小和方向；该磁场装置3可以选用永磁体来产生所需要的磁场，也可以选用电磁装置来产生所需要的磁场。另一个部分是探头1，探头1内除了装有常规使用的超声波传感器11外，还装磁敏元件12；超声波传感器11被用来向被测陶瓷绝缘子10发射超声波以及接收超声波通过被测陶瓷绝缘子后的回波；磁敏元件12通过磁场装置3的作用可以测出其当前所在位置的磁场矢量，也就是探头1位置的磁场矢量，由于超声波传感器11装在探头1内，因此该探头的位置也就是超声波传感器11的位置，从而实现了对超声波传感器11的定位。再一个是超声波检测分析仪3，超声波检测分析仪3通过导线与探头1连接在一起，从而实现超声波检测分析仪3内的电路部分与探头1内的电路部分进行信号传递；该仪器内分别装有波形发生器22、第一前置放大单元23、相敏检波单元24、第一A/D转换单元25、计算机处理系统21、第二前置放大单元26、第二A/D转换单元27；显示屏28设置在仪器的壳体处；仪器壳上还设有控制键盘29以用来进行输入操作，如输入控制指令，输入设定参数等；波形发生器22的输入接至计算机处理系统21，后者向前者输出控制信号使前者产生对应的波形；波形发生器22的输出分别接至超声波传感器11和相敏检波单元24，波形发生器22向超声波传感器11输出激励信号，向相敏检波单元24输出比较信号；超声波传感器11的发射器受激励后产生对应的振动而向被测陶瓷绝缘子10发射超声波，接收器接收超声波通过被测陶瓷绝缘子10后的回波并将回波的振动转换为电信号输出给第一前置放大单元23；第一前置放大单元23的输出接至相敏检波单元24的输入，将超声波传感器11输给的信号加以放大后输出给相敏检波单元24；相敏检波单元24的输出接至第一A/D转换单元25，相敏检波单元24对第一前置放大单元23的输出信号进行相敏检波处理，处理后的信号输给第一A/D转换单元25；第一A/D转换单元25的输出接至计算机处理系统21，计算机处理系统21对输入信号进行处理，计算机处理系统21的控制信号输出分别接至超声波传感器11、第一前置放大单元23、相敏检波单元24、第一A/D转换单元25的控制端；磁敏元件12的输出接至第二前置放大单元26的输入，磁敏元件12将测试的磁场矢量转换为电信号输出给第二前置放大单元26；第二前置放大单元26的输出接至第二A/D转换单元27的输入，第二A/D转换单元27的输出接至计算机处理系统21，计算机处理系统21对输入信号进行处理，计算机处理系统21的控制信号输出分别接至磁敏元件12、第二前置放大单元26、第二A/D转换单元27的控制端；计算机处理系统21的输出接至显示屏28；控制键盘29的输出接至计算机处理系统21。

本实用新型的一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，在对陶瓷绝缘子10进行无损检测时，是将磁场装置3装设在被测陶瓷绝缘子10的外部，将探头1贴近陶瓷绝缘子10，对陶瓷绝缘子10进行有无缺陷的扫查。探头1在扫查过程中，探头1内的超声波传感器11的发射器受波形发生器22所所发出的一个预置的波形信号所激励而产生振动，发射超声波，由超声波传感器的发射器所发射的超声波进入陶瓷绝缘子10。根据超声波的声学特性，当超声波从一种介质进入另一种介质时，由于两种介质密度不同，因而在两种介质分界面，其方向传播会发生改变：其中一部分折射入另一种介质，另一部分被反射回来；同时，超声波在传播过程中，由于受介质和介质中杂质的阻碍或吸收，其强度会产生衰减；因此，当超声波在被测介质中传播时，被测介质材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解，可以测出被测介质的材料性能和结构变化。探头1内的超声波传感器11的接收器接收超声波通过被测陶瓷绝缘子10后的回波，该回波信号被转换为电信号后，通过第一前置放大单元23、相敏检波单元24、第一A/D转换单元25而输给计算机处理系统21进行处理，由计算机处理系统21处理成对应于扫描过程所拾取信号的变化状态的A扫描图像，并由显示屏28予以显示；在超声波传感器11进行常规的无损检测扫描过程中，探头1内的磁敏元件12不断同步地将所测出的当前位置的磁场矢量通过第二前置放大单元26、第二A/D转换单元27而输给计算机处理系统21进行处理，由计算机处理系统21处理成与超声波传感器11的常规无损检测的A扫描图像相同步的B扫描图像，同时，计算机处理系统21进一步地将相同步的A扫描图像、B扫描图像处理在一个显示页面中，以便检测人员根据图像的对应关系，可以从A扫描图像的某一特征点找到B扫描图像中所对应的传感器位置，或从B扫描图像的某一传感器位置找到A扫描图像中所对应的图像变化特征；使检测人员根据图像的对应关系，方便地判断出被测陶瓷绝缘子的缺陷情况。

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于陶瓷绝缘子的超声无损检测装置，包括：

一内置有超声波传感器的探头，探头内的超声波传感器包含受激励后可向被测陶瓷绝缘子发射超声波的发射器和用来接收超声波通过被测陶瓷绝缘子后的回波的接收器；

一装置有计算机处理系统和显示屏的超声波检测分析仪，超声波检测分析仪内的计算机处理系统与探头内的超声波传感器电连接，计算机处理系统通过波形发生器向超声波传感器的发射器发送激励信号，超声波传感器的接收器将接收的传感信号通过第一前置放大单元、相敏检波单元、第一A/D转换单元输给计算机处理系统进行处理，由计算机处理系统处理成对应于扫描过程所拾取信号的变化状态的A扫描图像，并由显示屏予以显示；

其特征在于：还包括：

一装置在探头内用来定位超声波传感器的磁敏元件，该磁敏元件的传感信号输出通过第二前置放大单元、第二A/D转换单元输给计算机处理系统进行处理，由计算机处理系统处理成与超声波传感器的常规无损检测的A扫描图像相同步的B扫描图像，并在显示屏中与A扫描图像同屏显示；

一设置在被测陶瓷绝缘子外部空间以使磁敏元件能够测出其自身所在位置的磁场矢量的磁场装置。

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