CN205786489U - 一种改进型厚壁管道周向导波压电换能器 - Google Patents
一种改进型厚壁管道周向导波压电换能器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种改进型厚壁管道周向导波压电换能器，由压电直探头和有机玻璃组合楔块组成。压电直探头主要包含压电晶片和背衬阻尼块，背衬阻尼块紧贴在压电晶片上表面；有机玻璃组合楔块包含滑块、圆弧凸面楔块和圆弧凹面楔块，滑块可上下移动，圆弧凸面楔块前端填充吸声材料，圆弧凹面楔块的曲率与厚壁管道外表面曲率一致。滑块的移动可以调整声束的入射角度，不同曲率圆弧凹面楔块的拆卸与更换可适用于不同管径厚壁管道的检测。通过对传统换能器的改进，本实用新型设计的改进型周向导波换能器声束入射角度可调、便于选取合适导波模态，适用于不同管径的厚壁管道，能检测出整个壁厚范围的缺陷，达到对厚壁管道快速、有效的检测效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种改进型检测厚壁管道中缺陷的装置，属于无损检测领域；具体涉及一种适用于不同管径厚壁管道、入射角度可调的周向导波压电换能器。
背景技术
根据GB/T5777-2008的相关定义，管道外径和壁厚之比小于20的管道称之为厚壁管道。厚壁管道在火电、核电等能源行业领域中广泛使用，其健康状况的好坏，直接关系到能源生产系统的结构完整性、安全性和使用寿命。目前，国内外对管道的结构评价主要采用射线、磁粉、超声波等无损检测方法。射线检测适合于薄壁管道的检测，对于厚壁管道，不仅裂纹检出主要取决于裂纹的开口宽度，难以实现厚壁管道缺陷的高效性检测，而且对于现场在役检测也十分不便；磁粉检测灵敏度较高、现场检测较为简便，但只适用于管道外表面及近表面缺陷的检测；超声波检测具有穿透能力强、检测灵敏度高等优点，是厚壁管道常规无损检测的主要手段。常规超声对厚壁管道的检测是基于逐点扫查的方式，耗时耗力，并且难以检测出内壁缺陷，无法实现厚壁管道快速、有效的检测。
近年来，超声导波作为一种发展迅速的检测技术，具有长距离传播、整个截面质点振动等特点，在管道检测上得到了广泛应用。沿着管道周向传播的超声导波称作周向导波，周向导波可由单个传感器产生，检测频率相对较高，沿周向传播时不仅能实现管道整个壁厚的全面检测，并且对管壁内的细微缺陷非常敏感，这使得周向导波对厚壁管道中的缺陷检测十分有效。
发明内容
本实用新型的目的在于针对厚壁管道常规检测效率低下、壁厚较大导致内部缺陷难以检测等问题，设计一种改进型的压电换能器，可在厚壁管道上激励出周向导波，适用于不同管径的厚壁管道检测，并且声束入射角度可调，能实现整个壁厚范围内缺陷的快速、有效检测。
本实用新型是这样来实现的：一种改进型厚壁管道周向导波换能器，其特征在于：由压电直探头和有机玻璃组合楔块组成；所述压电直探头主要包含背衬阻尼块和压电晶片，背衬阻尼块装在压电晶片上表面；所述有机玻璃组合楔块包含滑块、圆弧凸面楔块、圆弧凹面楔块三个部分，滑块上表面安装有压电直探头并连接在圆弧凸面楔块上，且可以上下滑动，圆弧凸面楔块前端填充有吸声材料，圆弧凸面楔块与圆弧凹面楔块连接在一起，二者之间可以拆卸，圆弧凹面楔块可紧贴在厚壁管道外表面上。
本实用新型所述滑块可上下移动，相应地可调整声束入射角度、选择合适导波模态，滑块移动角度范围为30°～60°。
本实用新型所述圆弧凹面楔块曲率与厚壁管道外表面曲率一致，更换不同曲率的圆弧凹面楔块可适用于不同管径厚壁管道。
本实用新型可以对厚壁管道进行快速、有效地检测。
本实用新型上述压电晶片工作频率范围为0.5MHz。
本实用新型上述压电晶片尺寸为35mm×20mm。
本实用新型上述滑块通过连接装置固定在圆弧凸面楔块的曲面上，接触面相吻合。
上述滑块可以上下滑动，角度变化范围为30°～60°。
上述圆弧凹面楔块可拆卸，其弧面曲率与厚壁管道外表面的曲率一致。
所述有机玻璃组合楔块的圆心位于楔块与厚壁管道的接触面上，与换能器激励出周向导波的主声束入射点重合。
本实用新型的优点是：（1）圆弧凹面楔块底面与厚壁管道表面完全耦合，使超声波有效进入工件；（2）圆弧凹面楔块可以拆卸和更换使用，不同曲率的弧面楔块可以适用于不同管径的管道；（3）圆弧凸面楔块前端填充了吸声材料，可以有效吸收圆弧凹面楔块与厚壁管道接触面反射回来的杂波；（4）压电直探头固定在滑块上，由于有机玻璃组合楔块的圆心与声束入射点重合，所以通过滑块的上下移动可以改变声束的入射角而声束入射点不变；（5）声束入射角度的调整可以选取出合适模态的导波；（6）该换能器在厚壁管道上激励出周向导波，可以引起管道整个横截面上的质点振动，从而对全壁厚范围的缺陷进行检测，检测灵敏度高；（7）一次激励可以检测整个圆周方向上的范围，沿着管道轴向扫查检测效率高，可以对厚壁管道进行快速检测。
附图说明
图1 为本实用新型的结构示意图。
在图1中：1、压电直探头，2、有机玻璃组合楔块，3、背衬阻尼块，4、压电晶片，5、滑块，6、圆弧凸面楔块，7、吸声材料，8、圆弧凹面楔块，9、主声速入射点（圆心），10、入射角，11、厚壁管道，12、检测接触面。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施作进一步详细描述。
本实用新型设计了一种改进型的厚壁管道周向导波换能器，如图1所示，其特征在于：所述换能器由压电直探头1、有机玻璃组合楔块2组成；所述压电直探头1中的压电晶片4用于产生信号振动，压电晶片4的上表面装有背衬阻尼块3；所述有机玻璃组合楔块2包含滑块5、圆弧凸面楔块6和圆弧凹面楔块8三个部分，其中圆弧凸面楔块6前端填充吸声材料7；所述有机玻璃组合楔块2的圆心与主声速入射点重合。
具体实施方法如下：
针对某一管径的厚壁管道11，选取出曲率与其相一致的圆弧凹面楔块8，并与滑块5、圆弧凸面楔块6组合成有机玻璃组合楔块2；压电直探头1固定连接在滑块5上，通过滑块5的移动确定所需的入射角度；将所述的周向导波换能器置于厚壁管道11的外表面，在耦合较好的情况下激励出超声信号，超声信号通过有机玻璃组合楔块2斜入射进厚壁管道11，并在其中形成周向导波；圆弧凸面楔块6前端填充有吸声材料7，可以吸收检测接触面处的反射波，减少干扰信号；传播至厚壁管道11的周向导波可检测出整个壁厚范围的缺陷，沿轴向方向扫查可对厚壁管道进行快速检测。
上述圆弧凹面楔块可拆卸和更换，不同曲率的圆弧凹面楔块适用于不同管径厚壁管道；上述滑块上下移动可改变声束入射角度，角度变化范围为30°～60°。
Claims (3)
1.一种改进型厚壁管道周向导波换能器，其特征在于：由压电直探头和有机玻璃组合楔块组成；所述压电直探头主要包含背衬阻尼块和压电晶片，背衬阻尼块装在压电晶片上表面；所述有机玻璃组合楔块包含滑块、圆弧凸面楔块、圆弧凹面楔块三个部分，滑块上表面安装有压电直探头并连接在圆弧凸面楔块上，且可以上下滑动，圆弧凸面楔块前端填充有吸声材料，圆弧凸面楔块与圆弧凹面楔块连接在一起，二者之间可以拆卸，圆弧凹面楔块可紧贴在厚壁管道外表面上。
2.根据权利要求1所述的一种改进型厚壁管道周向导波换能器，其特征在于：所述滑块可上下移动，相应地可调整声束入射角度、选择合适导波模态，滑块移动角度范围为30°～60°。
3.根据权利要求1所述的一种改进型厚壁管道周向导波换能器，其特征在于：所述圆弧凹面楔块曲率与厚壁管道外表面曲率一致，更换不同曲率的圆弧凹面楔块可适用于不同管径厚壁管道。
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