CN207742154U - 一种异形管道超声检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种异形管道超声检测装置，包括固定支架、轴向运动机构、周向运动机构、探头架；固定支架支撑轴向运动机构；轴向运动机构安装于固定支架上；周向运动机构安装于轴向运动机构上，控制探头架沿管道周向运动；探头架包括第一探头架基座，第一探头架基座通过横杆固定于周向运动机构的滚珠丝杠螺母座上。第一探头架基座的中间设有多个平行的销孔Ⅰ，第一探头架基座的另一端其内部设有滑道，第二探头架基座插入滑道内，第二探头架基座的销孔Ⅲ通过螺栓Ⅰ连接滑道上的销孔Ⅱ。探头夹具与超声探头、超声气泡传感器，温度传感器直接接触表面粘贴有探头保护橡胶垫。本实用新型能够很好的检测异形管道，且检测效率高、检测精度高、漏检率低。

Description

一种异形管道超声检测装置

技术领域

本实用新型涉及检测领域，尤其是一种异形管道超声检测装置。

背景技术

管道监测的方法包括漏磁通法检测及超声检测，针对异形管道监测，超声检测为最佳的检测方法。其原理为：超声波进入物体遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，接收器可对反射波进行分析，就能异常精确地测出缺陷来，并且能显示内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度等。

目前有一种异形管道超声检测装置，专利号为20151018660.8，包括固定支架、轴向运动机构、周向运动机构、探头架，通过轴向运动机构和周像运动机构的移动配合超声探头来完成对异型管道的检测，其优点为由于扫查过程全部由扫查装置按照命令自动完成，所以减小了环境干扰，有利于检测信号的采集与缺陷的识别。

但也存在不足：1、因为探头为1个，检测精度不高，如果探头的移动不到位或仅在一侧扫查就会造成漏检，且工作效率不高。探头的间距应大于 5mm。

2、管道内难免会有气泡，气泡会引起反射波信号失真，产生许多幅度大小不一且方向各异的反射波，反射波的信号有时会被误认为裂纹。为了提高检测精度，数据处理时需剔除这些假数据。本设备没有考虑气泡的影响。

3、温度干扰：超声检测的探头和耦合剂的正常使用范围的适宜温度在 10～30摄氏度。而实际气候温度造成被检工件表面温度可达最低-10摄氏度，最高70摄氏度。被检测管道的缺陷在超声波探伤仪上显示的是回波幅度、深度、水平位置和声程，这些数据与探头楔块中的声速、被测工件中的声速，探头的频率、耦合剂层厚、工件的衰减密切相关，随着温度的变化，所有的参数都在变化。因此温度对超声检测的结果有一定的影响。本设备没有考虑温度的影响。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种检测精度高、工作效率高、具有温度及气泡识别功能的异形管道超声检测装置。

本实用新型的技术方案是一种异形管道超声检测装置，包括固定支架、轴向运动机构、周向运动机构、探头架；所述固定支架支撑轴向运动机构，固定扫查装置于待测管道外表面；所述轴向运动机构安装于固定支架上，控制周向运动机构沿管道轴向运动；所述周向运动机构安装于轴向运动机构上，控制所述探头架沿管道周向运动；所述探头架夹持超声探头、超声气泡传感器、温度传感器，使超超声探头、超声气泡传感器、温度传感器与管道外表面保持密切接触；

所述的固定支架由两条对称的钢梁组成；所述钢梁由一块主梁，两块侧梁构成，侧梁安装于主梁两侧，侧梁与主梁之间的角度可变，每块主梁及侧梁与管道直接接触的下表面有防滑橡胶垫，所述的防滑橡胶垫的下表面设有若干吸盘；

所述的周向运动机构安装于轴向运动机构的支撑座上，所述周向运动机构的底座一端与支撑座铰接，另一端安装有3个相同的角度调节弹簧，3个角度调节弹簧在同一条直线上，角度调节弹簧可以调节角度，并具有压紧与复位功能；

所述周向运动机构由底座、第二步进电机、第二滚珠丝杠、第二滚珠丝杠螺母座构成，第二滚珠丝杠固定在底座上，所述第二步进电机控制第二滚珠丝杠转动，从而带动滚珠丝杠螺母座沿第二滚珠丝杠的轴向进行直线运动；

所述的探头架包括第一探头架基座、高度调节弹簧、探头夹具，所述第一探头架基座通过横杆固定于周向运动机构的滚珠丝杠螺母座上，所述第一探头架基座中间具有销孔，活柱通过所述销孔并与连接板固定连接，所述第一探头架基座与连接板之间的活柱套有高度调节弹簧，可以通过所述高度调节弹簧的张力自适应调整第一探头架基座与连接板之间的高度距离，所述连接板与下方的探头夹具铰接，并且所述连接板与探头夹具之间安装有四个探头调节弹簧，能够微调所述探头夹具的角度，当管道曲面不平整时，四个所述探头调节弹簧的伸缩长度也不一致，保证了所述探头夹具的平整角度，进而保证了所述超声探头的探测角度。

所述第一探头架基座的中间设有多个平行的销孔Ⅰ，所述第一探头架基座的另一端其内部设有滑道，所述滑道上设有销孔Ⅱ，第二探头架基座插入所述滑道内，所述第二探头架基座的销孔Ⅲ通过螺栓Ⅰ连接所述滑道上的销孔Ⅱ。

所述第一探头架基座与第二探头架基座的底部通过弹簧Ⅰ连接；

所述第二探头架基座的中间设有多个平行销孔Ⅳ，活柱Ⅱ通过销孔Ⅳ与连接板Ⅱ固定连接，所述第二探头架基座与连接板Ⅱ之间的活柱Ⅱ套有高度调节弹簧Ⅱ，所述连接板Ⅱ与下方的探头夹具Ⅱ铰接，并且所述连接板Ⅱ与探头夹具Ⅱ之间安装有四个探头调节弹簧Ⅱ。

所述第二探头架基座的另一端的销孔Ⅴ通过螺栓Ⅱ连接第三探头架基座的销孔Ⅵ，所述第三探头架基座与第一探头架基座的结构相同。所述第二探头架基座与第三探头架基座的底部通过弹簧Ⅱ连接。

在所述第三探头架基座后面还连接多个探头架基座，其中，奇数探头架基座与第一探头架基座结构相同，偶数探头架基座与第二探头架基座结构相同，连接方式为奇数偶数循环连接。

所述第一探头架基座的前端设有带卡扣的弹性橡胶带Ⅱ，最后一节探头架基座的尾端设有带卡扣的弹性橡胶带Ⅲ。弹性橡胶带Ⅱ与弹性橡胶带Ⅲ连接。

所述探头夹具内包括超声探头、超声气泡传感器，温度传感器，所述温度传感器与超声气泡传感器及超声探头及并联连接，所述的探头夹具与超声探头、超声气泡传感器、温度传感器直接接触表面粘贴有探头保护橡胶垫。

所述探头夹具Ⅱ与所述探头夹具内的结构相同。

所述的轴向运动机构安装于固定支架的主梁上，由第一步进电机、第一滚珠丝杠、导轨、支撑座组成，第一步进电机控制第一滚珠丝杠转动，从而带动支撑座沿导轨运动。

所述的第一步进电机，第二步进电机均为带编码器的步进电机。

钢梁的端部具有带卡扣的弹性橡胶带Ⅰ固定于待检测管道外表面。

本实用新型的有益效果：首先具备了普通圆形管道的径向检测和轴向检测的能力，通过轴向运动机构和周向运动机构的移动配合超声探头来完成检测，而且本发明还具有了异形管道的检测，特别是椭圆形管道周向的超声检测；“周向运动机构的底座一端与支撑座铰接，另一端安装有3个相同的角度调节弹簧”，这种结构能够确保探头架在一个实时调整的位置，当异形管道的弧度变化，其角度调节弹簧也会跟着伸缩调节支撑座，确保探头架与管道表面保持一定的固定角度。

其次，本实用新型将探头架基座设置为多个，有益效果为：1.采用同时激发、多探头同时工作的方法，增加了检测精度，加快了工作效率，保证了全面检测整个管壁。2.因为探头的规格不同，最佳探头间距不同，所以探头架基座上设有多个平行的销孔，可以根据实际情况，调整探头的位置进一步调整探头的间距，保证检测精度。加大探头的间距同时兼顾保证检测精度，可避免探头间声波的相互干扰。

3.可以根据实际管道情况，选择性的增加探头架基座、探头的数量，且第一节与最后一节探头架基座上设有弹性橡胶带，必要时，可以周向设置探头架基座并固定连接，弹性橡胶带Ⅱ的伸缩长度，保证了多个探头夹具适应管道直径的变化，因为每节探头架基座之间是通过销孔及螺栓连接的，所以探头架基座相互间角度是可以任意变化的，测量时，本装置根据管道直径自动调整每节探头架基座相连的角度，弹簧保证了对管道的适应程度。

4.探头基座与连接板之间的活柱套有高度调节弹簧，连接板与下方的探头夹具铰接，并且连接板与探头夹具之间安装有四个探头调节弹簧，使得超声探头的调节能力更好，异形管道曲面的变化会使得高度调节弹簧和探头调节弹簧实时的伸缩变化，确保了超声探头能够与管道的表面密切接触，而且角度不会发生改变。

5.检测时，超声探头、超声气泡传感器，温度传感器共同检测并上传检测结果，可有效排除气泡及温度对检测结果的影响。

附图说明

图1为扫查装置整体结构示意图；

图2为固定支架结构示意图；

图3为探头架结构示意图；

图4为防滑橡胶垫结构图；

图5为探头架基座连接示意图；

图6为第二探头架基座示意图；

图中：

1、固定支架 2、轴向运动机构 3、周向运动机构

4、探头架 5、探头 1-1、主梁

1-2、侧梁 1-3、橡胶带Ⅰ 1-4、防滑橡胶垫

1-5、吸盘 2-1、第一步进电机 2-2、第一滚珠丝杠

2-3、导轨 2-4、支撑座 2-5、角度调节弹簧

3-1、底座 3-2、第二步进电机 3-3、第二滚珠丝杠

3-4、第二滚珠丝杠螺母座 4-1、第一探头架基座 4-2、高度调节弹簧

4-3、探头夹具 4-4、探头保护橡胶垫 4-5、探头调节弹簧

4-6、连接板 4-7、活柱

5-1、温度传感器 5-2、超声气泡传感器 7、第二探头架基座

6-1、销孔Ⅰ 6-3、螺母 6-5、弹簧

6-4、滑道 6-2、销孔Ⅱ 6-6、螺栓Ⅰ

6-7、销孔Ⅳ 6-8、活柱Ⅱ 6-9、连接板Ⅱ

6-10、高度调节弹簧Ⅱ 6-11、探头夹具Ⅱ 6-12、探头调节弹簧Ⅱ

6-13、第三探头架基座 6-14、销孔Ⅵ 6-15、弹性橡胶带Ⅱ

7-1、销孔Ⅲ 6-16、销孔Ⅴ 6-17、螺栓Ⅱ

6-18、弹簧Ⅱ 6-19、弹性橡胶带Ⅲ 6-20探头调节弹簧Ⅱ

具体实施方式

本实施例一种异形管道超声检测装置，包括固定支架1、轴向运动机构2、周向运动机构3、探头架4；所述固定支架1支撑轴向运动机构2，固定扫查装置于待测管道外表面；所述轴向运动机构2安装于固定支架1上，控制周向运动机构3沿管道轴向运动；所述周向运动机构3安装于轴向运动机构2上，控制所述探头架4沿管道周向运动；所述探头架4夹持超声探头5，使超声探头5 与管道外表面保持密切接触；

所述的固定支架1由两条对称的钢梁组成；所述的钢梁由一块主梁6，两块侧梁1-2构成，侧梁1-2安装于主梁6两侧，侧梁1-2与主梁6之间的角度可变，每块主梁6及侧梁1-2与管道直接接触的下表面有防滑橡胶垫1-4，所述的防滑橡胶垫1-4的下表面设有若干吸盘1-5；

所述的周向运动机构3安装于轴向运动机构2的支撑座2-4上，所述周向运动机构3的底座3-1一端与支撑座2-4铰接，另一端安装有3个相同的角度调节弹簧2-5，3个角度调节弹簧2-5在同一条直线上角度调节弹簧2-5可以调节角度，并具有压紧与复位功能；

所述周向运动机构3由底座3-1、第二步进电机3-2、第二滚珠丝杠3-3、第二滚珠丝杠螺母座3-4构成，第二滚珠丝杠3-3固定在底座3-1上，所述第二步进电机3-2控制第二滚珠丝杠3-3转动，从而带动第二滚珠丝杠螺母座 3-4沿第二滚珠丝杠3-3的轴向进行直线运动；

所述的探头架4包括第一探头架基座4-1、高度调节弹簧4-2、探头夹具 4-3，所述第一探头架基座4-1通过横杆固定于周向运动机构3的第二滚珠丝杠螺母座3-4上，所述第一探头架基座4-1中间具有销孔，活柱4-7通过销孔并与连接板4-6固定连接，所述第一探头架基座4-1与连接板4-6之间的活柱 4-7套有高度调节弹簧4-2，可以通过高度调节弹簧4-2的张力自适应的调整第一探头架基座4-1与连接板4-6之间的高度距离，所述连接板4-6与下方的探头夹具4-3铰接，并且所述连接板4-6与探头夹具4-3之间安装有四个探头调节弹簧4-5，能够微调所述探头夹具4-3的角度，当管道曲面不平整时，四个所述探头调节弹簧4-5的伸缩长度也不一致，保证了所述探头夹具4-3的平整角度，进而保证了所述超声探头5的探测角度。

本实用新型具备了普通圆形管道的径向检测和轴向检测的能力，通过轴向运动机构2和周向运动机构3的移动配合超声探头5来完成检测，而且本实用新型还具有了异形管道的检测，特别是椭圆形管道周向的超声检测；“周向运动机构3的底座3-1一端与支撑座2-4铰接，另一端安装有3个相同的角度调节弹簧2-5”，这种结构能够确保探头架4在一个实时调整的位置，当异形管道的弧度变化，其角度调节弹簧2-5也会跟着伸缩调节支撑座2-4，确保探头架4与管道表面保持一定的固定角度。

所述第一探头架基座4-1的中间设有多个平行的销孔Ⅰ6-1，所述第一探头架基座4-1的另一端其内部设有滑道6-4，所述滑道6-4上设有销孔Ⅱ6-2，第二探头架基座7插入所述滑道6-4内，所述第二探头架基座7的销孔Ⅲ7-1通过螺栓Ⅰ6-6连接所述滑道6-4上的销孔Ⅱ6-2。

所述第一探头架基座4-1与第二探头架基座7的底部通过弹簧Ⅰ6-5连接；

所述第二探头架基座7的中间设有多个平行销孔Ⅳ6-7，活柱Ⅱ6-8通过销孔Ⅳ6-7与连接板Ⅱ6-9固定连接，所述第二探头架基座7与连接板Ⅱ6-9之间的活柱Ⅱ6-8套有高度调节弹簧Ⅱ6-10，所述连接板Ⅱ6-9与下方的探头夹具Ⅱ6-11铰接，并且所述连接板Ⅱ6-9与探头夹具Ⅱ6-11之间安装有四个探头调节弹簧Ⅱ6-20。

所述第二探头架基座7的另一端的销孔Ⅴ6-16通过螺栓Ⅱ6-17连接第三探头架基座6-13的销孔Ⅵ6-14，所述第三探头架基座6-13与第一探头架基座 4-1的结构相同。所述第二探头架基座7与第三探头架基座6-13的底部通过弹簧Ⅱ6-18连接。

在所述第三探头架基座6-13后面连接多个探头架基座，其中，奇数探头架基座与第一探头架基座4-1结构相同，偶数探头架基座与第二探头架基座7 结构相同，连接方式为奇数偶数循环连接。

所述第一探头架基座4-1的前端设有带卡扣的弹性橡胶带Ⅱ6-15，最后一节探头架4基座的尾端设有带卡扣的弹性橡胶带Ⅲ6-19。

本实用新型采用同时激发、多探头5同时检测的方法，增加了检测精度，加快了工作效率，保证了全面检测整个管壁。因为探头5的规格不同，最佳探头5间距不同，所以探头架4基座上设有多个平行的销孔，可以根据实际情况，调整探头5间距，保证检测精度，兼顾消除探头5间声波的相互干扰。

可以根据实际管道情况，选择性的增加探头架4基座、探头5的数量，且第一节与最后一节探头架4基座上设有弹性橡胶带Ⅱ6-15，必要时可以周向设置探头架4基座并固定连接，弹性橡胶带Ⅱ6-15的弹性可以适应管道直径的变化，因为每节探头架4基座与探头架4基座是通过销孔及螺栓连接的，所以角度是可以任意变化的，测量时，本装置根据管道直径自动调整每节探头架4基座相连的角度，弹簧保证了对管道的适应程度。

所述的探头5间距在5mm-20mm之间，作为优选，本次优选的为5mm。

探头5基座与连接板之间的活柱套有高度调节弹簧4-2，连接板与下方的探头夹具4-3铰接，并且连接板与探头夹具4-3之间安装有四个探头调节弹簧 4-5”使得超声探头5的调节能力更好，异形管道曲面的变化会使得高度调节弹簧4-2和探头调节弹簧4-5实时的伸缩变化，确保了超声探头5能够与管道的表面密切接触，而且角度不会发生改变。

所述探头夹具4-3内包括超声探头5、超声气泡传感器5-2，温度传感器 5-1，所述温度传感器5-1与超声气泡传感器5-2及超声探头5及并联连接，所述的探头夹具4-3与超声探头5、超声气泡传感器5-2，温度传感器5-1直接接触表面粘贴有探头5保护橡胶垫。

所述探头夹具Ⅱ6-11与所述探头夹具4-3内的结构相同。

检测时，超声探头5、超声气泡传感器5-2，温度传感器5-1共同检测并上传检测结果，可有效排除气泡及温度对检测结果的影响。

所述的轴向运动机构2安装于固定支架1的主梁6上，由第一步进电机 1-6、第一滚珠丝杠2-2、导轨2-3、支撑座2-4组成，第一步进电机1-6控制第一滚珠丝杠2-2转动，从而带动支撑座2-4沿导轨2-3运动。

所述的第一步进电机1-6，第二步进电机3-2均为带编码器的步进电机。

钢梁的端部具有带卡扣的弹性橡胶带Ⅰ1-3固定于待检测管道外表面。

简述一下本异形管道超声检测装置的控制方法。

本装置的运动控制可以由运动控制机箱与控制软件联合完成。扫查装置与控制机箱连接，控制机箱与计算机连接，控制软件安装在计算机上，控制软件需要有良好的人机交互界面。

使用时，由操作人员按照现场检测需求，通过软件界面，对扫查装置下达指令。在工作过程中，检测管道为异型直管时，多个探头绕被测管道周向设置，操作人员通过软件界面，对扫查装置下达单个轴向运动的指令，使探头以某个速度沿管道轴向运动扫查一段距离即可检测这段管道周向的情况。当被检测管道为特别不规则异型管道时，多个探头并列设置，多个探头间的弹簧，确保了探头能够与管道的表面密切接触。通过软件界面，同时下达两个方向的指令，就可以实现某特别倾斜角度的扫查。

由于扫查过程全部由扫查装置按照命令自动完成，所以减小了环境干扰，有利于检测信号的采集与缺陷的识别。

由于温度传感器5-1与超声气泡传感器5-2及超声探头5及并联连接，检测时，温度传感器5-1上传温度，超声气泡传感器5-2上传气泡情况，计算机根据上传的综合数据，排除气泡、温度的干扰。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种异形管道超声检测装置，包括固定支架(1)、轴向运动机构(2)、周向运动机构(3)、探头架(4)、探头(5)，所述的探头架(4)包括第一探头架基座(4-1)、高度调节弹簧(4-2)、探头夹具(4-3)，第一探头架基座(4-1)通过横杆固定于周向运动机构(3)的滚珠丝杠螺母(6-3)座上，第一探头架基座(4-1)中间具有销孔，活柱(4-7)通过销孔与连接板固定连接，第一探头架基座(4-1)与连接板之间的活柱(4-7)套有高度调节弹簧(4-2)，可以通过高度调节弹簧(4-2)的张力自适应的调整第一探头架基座(4-1)与连接板(4-6)之间的高度距离，所述连接板(4-6)与下方的探头夹具(4-3)铰接，并且所述连接板(4-6)与探头夹具(4-3)之间安装有四个探头调节弹簧(4-5)；

其特征在于：所述第一探头架基座(4-1)的中间设有多个平行的销孔Ⅰ(6-1)，所述第一探头架基座(4-1)的另一端其内部设有滑道(6-4)，滑道(6-4)上设有销孔Ⅱ(6-2)，第二探头架基座(7)插入所述滑道(6-4)内，所述第二探头架基座(7)的销孔Ⅲ(7-1)通过螺栓Ⅰ(6-6)连接滑道(6-4)上的销孔Ⅱ(6-2)；

所述第一探头架基座(4-1)与第二探头架基座(7)的底部通过弹簧Ⅰ(6-5)连接；

所述第二探头架基座(7)的中间设有多个平行销孔Ⅳ(6-7)，活柱Ⅱ(6-8)通过销孔Ⅳ(6-7)与连接板Ⅱ(6-9)固定连接，第二探头架基座(7)与连接板Ⅱ(6-9)之间的活柱Ⅱ(6-8)套有高度调节弹簧Ⅱ(6-10)，连接板Ⅱ(6-9)与下方的探头夹具Ⅱ(6-11)铰接，并且连接板Ⅱ(6-9)与探头夹具Ⅱ(6-11)之间安装有四个探头调节弹簧Ⅱ(6-20)；

所述第二探头架基座(7)的另一端的销孔Ⅴ(6-16)通过螺栓Ⅱ(6-17)连接第三探头架基座(6-13)的销孔Ⅵ(6-14)，所述第三探头架基座(6-13) 与第一探头架基座(4-1)的结构相同；所述第二探头架基座(7)与第三探头架基座(6-13)的底部通过弹簧Ⅱ(6-18)连接。

2.根据权利要求1所述的一种异形管道超声检测装置，其特征在于：所述探头夹具(4-3)内包括超声探头(5)、超声气泡传感器(5-2)，温度传感器(5-1)，温度传感器(5-1)与超声气泡传感器(5-2)及超声探头(5)及并联连接，所述的探头夹具(4-3)与超声探头(5)、超声气泡传感器(5-2)、温度传感器(5-1)直接接触表面粘贴有探头(5)保护橡胶垫；

所述探头夹具Ⅱ(6-11)与所述探头夹具(4-3)内的结构相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种异形管道超声检测装置，其特征在于：所述第三探头架基座(6-13)后面连接多个探头架基座，其中，奇数探头架基座与第一探头架基座(4-1)结构相同，偶数探头架基座与第二探头架基座(7)结构相同，连接方式为奇数偶数循环连接。

4.根据权利要求3所述的一种异形管道超声检测装置，其特征在于：第一探头架基座(4-1)的前端设有带卡扣的弹性橡胶带Ⅱ(6-15)，最后一节探头架(4)基座的尾端设有带卡扣的弹性橡胶带Ⅲ(6-19)。