CN202502074U - 多模态超声导波管道检测传感器固定装置 - Google Patents

多模态超声导波管道检测传感器固定装置 Download PDF

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郭镇宁
姜银方
纪鹏
罗洁
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Abstract

本实用新型公开了一种多模态超声导波管道检测传感器固定装置，包括多个传感器固定单元，传感器固定单元纵向两侧分别通过铰链与相邻两侧的传感器固定单元铰接成环形结构，环形结构紧套在被测管道上。传感器固定单元包括条形基体、条形基体两端的电磁铁，嵌装在条形基体上的数个超声导波传感器，超声导波传感器的激励面高于条形基体的底面，超声导波传感器的背面与嵌装超声导波传感器的条形基体沉孔底面之间设有保护层，电磁铁底面通过弹性垫与条形基体固定连接。本实用新型通过增减相邻接的传感器固定单元的数量，来改变本实用新型的内径大小，使管道检测更具灵活性。超声导波传感器耦合在被测管道外壁上，夹紧方便，便于检测。

Description

多模态超声导波管道检测传感器固定装置
技术领域
本实用新型涉及一种使用中管道的无损检测装置，特别涉及一种用于固定检测传感器的装置，属于无损检测技术领域。
背景技术
由于超声导波检测管道的高效性以及检测区域的全面性，使其得到广泛地关注与应用。超声导波（也称为制导波）是在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的，超声导波检测的优点是能传播20~30米长距离而衰减很小，可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测，特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。
在管道检测时只使用激励单一模态超声导波检测方法的得到的回波信号不仅信息量少而且很容易引起缺陷的误判与漏判，而不同的模态对于不同缺陷的敏感度不一样，所以激励多种模态的超声导波，可以得到更多的缺陷信息提高缺陷判别的正确率。超声导波在管适轴向传播时共有三种不同的模态:纵向模态L(0,m)，扭转模态T (0,m)和弯曲模态F (n,m)，纵向模态和扭转模态为轴对称模态，弯曲模态为非轴对称模态。通过压电传感器的特定相列阵排布或者调节斜探头的入射角，可以激励不同模态的超声导波。多个传感器成阵列状固定在安装环上，然后将安装环紧套在被测管道上，传感器阵列发出一束超声能量脉冲，此脉冲充斥整个圆周方向和整个管壁厚度向远处传播，超声导波传输过程中遇到缺陷时,缺陷在径向截面上有一定的面积, 超声导波会在缺陷处返回一定比例的反射波,可由同一传感器阵列检出返回信号（反射波）来发现和判断缺陷的大小。管壁厚度中的任何变化，无论内壁或外壁，都会产生反射信号，被传感器阵列接收到，可以检出被测管道内外壁由腐蚀或侵蚀引起的金属缺陷，根据缺陷产生的附加波型转换信号，可以把金属缺损与被测管道外形特征（如焊缝轮廓等）识别开来。多组传感器环结构的超声导波激励装置能在管道中产生出不同的模态的导波，单个环或者特定几个环独立工作能够激励出单方向的单一模态导波。
现有的多模态导波管道检测传感器固定装置多为内径固定的传感器夹具，对于直径较小的被测管道，采用两半环用紧固件对接的结构；对于直径较大的被测管道，采用充气柔性传感器套依靠空气压力紧套在管道上。这两种结构只能用于单一直径规格的管道，对于不同直径规格的管道需要更换不同的传感器夹具，才能对管道进行检测，费时费力，而且夹紧管道作业麻烦。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种用于固定多组成环形阵列状的超声导波管道检测传感器的装置，该装置可采用多模态超声导波检测在役管道内外壁的缺陷。 
本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一种多模态超声导波管道检测传感器固定装置，包括多个传感器固定单元，所述传感器固定单元纵向两侧分别通过铰链与相邻两侧的传感器固定单元铰接成环形结构，所述环形结构紧套在被测管道上；所述传感器固定单元包括条形基体、嵌装在条形基体两端的电磁铁，纵向排列嵌装在条形基体上的数个超声导波传感器，所述超声导波传感器的激励面高于条形基体的底面，超声导波传感器的背面与嵌装超声导波传感器的条形基体沉孔底面之间设有保护层，电磁铁底面通过弹性垫与条形基体固定连接，紧套在被测管道上的环形结构的各个传感器固定单元通过电磁铁吸附在被测管道上，多个超声导波传感器的激励面组成环形阵列均匀压在被测管道的外周面上。
本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
前述的多模态超声导波管道检测传感器固定装置，其中所述超声导波传感器为压电传感器，所述压电传感器的型式为直探头型或斜探头型或长度伸缩型探头。
    前述的多模态超声导波管道检测传感器固定装置，其中所述条形基体的材质为金属或高分子材料；所述保护层的材质为弹性高分子材料。
本实用新型通过增减相邻接的传感器固定单元的数量，来改变多模态超声导波传感器固定装置的内径大小，以适应不同管径的管道检测，使管道检测更具灵活性。条形基体两端的电磁铁对被测管道外壁的较强的吸附力使传感器耦合在被测管道外壁上，夹紧方便，便于检测。
本实用新型的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图；
图2是图1的A-A剖视放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
    如图1、图2所示，本实施例包括14个传感器固定单元1，每个传感器固定单元1纵向两侧分别通过铰链2与相邻两侧的传感器固定单元1铰接成环形结构，检测时，环形结构紧套在被测管道3上。传感器固定单元1包括条形基体11、嵌装在条形基体11两端的电磁铁12，纵向排列嵌装在条形基体11上的5个超声导波传感器13，5个超声导波传感器13位于电磁铁12之间，超声导波传感器13的激励面131高于条形基体11的底面111，超声导波传感器13的背面132与嵌装超声导波传感器13的条形基体11沉孔112底面之间设有保护层14，沉孔112底面上还设有引出声导波传感器13的电极通孔133。保护层14的材质为高分子材料，保护层14在本实用新型工作时受压变形以保证超声导波传感器13不被压坏，并且能提供一定的压紧预应力。 
电磁铁12底面通过弹性垫15与条形基体11固定连接，使用时，电磁铁12通电产生磁性吸力，套在被测管道3上的环形结构的各个传感器固定单元1通过电磁铁12吸附在被测管道3的外周面上，位于被测管道3外周面上的弹性垫6产生弹性变形，贴紧在被测管道3的外圆上，同时由于超声导波传感器13的激励面131高于条形基体11的底面111，超声导波传感器13也压紧在被测管道3的外周面上，以实现与被测管道3的外圆耦合。超声导波传感器13为压电传感器，所述压电传感器的型式为直探头型或斜探头型或长度伸缩型探头，可根据使用需要选用。
本实施例由14个传感器固定单元1通过铰链2与其相邻两侧的传感器固定单元1铰接成环形结构，可用于与之相配直径的被测管道3的检测。由于嵌装在条形基体11上纵向排列了5个超声导波传感器13，在环形结构的横截面上形成了前后相邻的每组由14个超声导波传感器13组成共5组传感器环，对各组传感器环施加不同相位的电压，可以激励出不同模态的超声导波以实现管道缺陷的判别、诊断。
    只需拆下铰链2的销轴21，就可通过增减相邻接的传感器固定单元1的数量，来改变本实用新型环形结构的直径大小，以适应不同管径的管道检测。
    除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (4)

1. 一种多模态超声导波管道检测传感器固定装置，其特征是，包括多个传感器固定单元，所述传感器固定单元纵向两侧分别通过铰链与相邻两侧的传感器固定单元铰接成环形结构，所述环形结构紧套在被测管道上；所述传感器固定单元包括条形基体、嵌装在条形基体两端的电磁铁，纵向排列嵌装在条形基体上的数个超声导波传感器，所述超声导波传感器的激励面高于条形基体的底面，超声导波传感器的背面与嵌装超声导波传感器的条形基体沉孔底面之间设有保护层，电磁铁底面通过弹性垫与条形基体固定连接，紧套在被测管道上的环形结构的各个传感器固定单元通过电磁铁吸附在被测管道上，多个超声导波传感器的激励面组成环形阵列均匀压在被测管道的外周面上。
2.    根据权利要求1所述的多模态超声导波管道检测传感器固定装置，其特征是， 所述超声导波传感器为压电传感器，所述压电传感器的型式为直探头型或斜探头型或长度伸缩型探头。
3..根据权利要求1所述的多模态超声导波管道检测传感器固定装置，所述条形基体的材质为金属或高分子材料。
4.根据权利要求1所述的多模态超声导波管道检测传感器固定装置，其特征是，所述保护层的材质为弹性高分子材料。
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