CN215910398U - 一种水浸式相控阵探伤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水浸式相控阵探伤装置，包括：一机座；一水槽设于机座上；一运动控制箱和一超声波控制箱分别设于机座的一端；一龙门式运动机构设于水槽上，且可沿着水槽的X轴方向和Y轴方向移动；一相控阵超声波收发装置连接于龙门式运动机构上，垂直于水槽所在平面且位于水槽的上方；一相控阵超声探头位于相控阵超声波收发装置上靠近水槽的一端；运动控制箱电控连接龙门式运动机构；超声波控制箱电控连接相控阵超声波收发装置。本实用新型的技术方案的有益效果在于：采用机械运动和电子技术配合，扫描全面，不易漏波，能获得更多的超声波数据。相比原有单晶头效率直接提高15倍，解决了设备产品在检测环节堆积严重的现象。

Description

一种水浸式相控阵探伤装置

技术领域

本实用新型涉及一种无损探伤设备技术领域，尤其涉及一种水浸式相控阵探伤装置。

背景技术

无损探伤检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反应了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。厂家在材料进厂之前往往需要抽样检测以确保该批原料是合格品，否则将对加工以及产品出厂造成巨大的损失。超声波无损探伤检测作为一种良好的检测方式，受各大厂商的青睐，然而目前市场的超声波探伤设备还存在着一些不足，以手持式超声波探伤仪为例，其需要手动移动探头扫查材料的内部缺陷，并且探头覆盖面积小，图像不能被实时保存。其在扫描时，受到人的手的移动速度，与材料之间的距离等因素，会使得扫描不准确。只能应用在较地段产品中的抽检。往往装配单晶探头，使得探头的覆盖面积非常小，容易漏波，出现检空现象，检测效率低，检测的效果并不理想。目前本技术领域急需一种扫描全面、不易漏波的扫描探伤装置，既能克服常规超声波只能通过波形来分辨缺陷的技术难题，又能应用于自动化生产和批量生产。

发明内容

本实用新型的目的针对现有技术存在的不足而提供一种水浸式相控阵探伤装置，拥有多角度的超声波，相当于拥有多种角度的探头同时进行探伤工作。探伤面积大，也不容易出现漏波、检空的现象。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种水浸式相控阵探伤装置，包括：

一机座，所述机座为一矩形框架；

一水槽，所述水槽设于所述机座上；

一运动控制箱，所述运动控制箱设于所述机座的一端；

一超声波控制箱，所述超声波控制箱设于所述机座的一端且与所述运动控制箱位于所述机座的同一侧；

一龙门式运动机构，所述龙门式运动机构设于所述水槽上，且可沿着所述水槽的X轴方向和Y轴方向移动；

一相控阵超声波收发装置，所述相控阵超声波收发装置连接于所述龙门式运动机构上，且所述相控阵超声波收发装置垂直于所述水槽所在平面且位于所述水槽的上方；

一相控阵超声探头，所述相控阵超声探头位于所述相控阵超声波收发装置上靠近所述水槽的一端；

所述运动控制箱电控连接所述龙门式运动机构；

所述超声波控制箱电控连接所述相控阵超声波收发装置。

优选的，所述水槽，包括：

一底板，所述底板上设有多个档条；

一第一侧边，所述第一侧边安装于所述底板上靠近所述运动控制箱的一侧；

一第二侧边，所述第二侧边安装于所述底板上靠近所述超声波控制箱的一侧，平行于所述第一侧边；

一第三侧边，所述第三侧边安装于所述底板上靠近所述龙门式运动机构的一侧，连接于所述第一侧边和所述第二侧边；

一第四侧边，所述第四侧边安装于所述底板上远离所述龙门式运动机构的一侧，平行于所述第三侧边，连接于所述第一侧边和所述第二侧边；

所述第一侧边和所述第二侧边上分别设有多个卡件，所述卡件成直线排列；

所述水槽的所述第一侧边、所述第二侧边、所述第三侧边和所述第四侧边为拆卸安装。

优选的，所述龙门式运动机构，包括：

第一纵向滑轨，所述第一纵向滑轨固定在所述第一侧边的所述卡件上；

第二纵向滑轨，所述第二纵向滑轨固定在所述第二侧边的所述卡件上；

一横向滑轨，所述横向滑轨的两端分别连接在第一纵向滑轨和第二纵向滑轨，并设有第一层导轨和第二层导轨；

第一传动链条，所述第一传动链条设置在所述横向滑轨中，所述第一传传动链条的一端固定在所述第一层导轨的一端，所述第一传动链条的另一端通过一横向连接件连接于所述相控阵超声波收发机构；

第二传动链条，所述第二传动链条的一端连接在所述横向滑轨，另一端连接在所述第一纵向滑轨上；

所述第一纵向滑轨、所述第二纵向滑轨及所述横向滑轨的两端分别设有一固定件。

优选的，所述龙门式运动机构中：

所述第一传动链条的长度长于所述横向滑轨；

所述第二传动链条的长度长于所述第一纵向滑轨。

优选的，所述相控阵超声波收发装置，包括：

一运动控制模块，所述运动控制模块电控连接所述运动控制箱；

一超声波模块，所述超声波模块电控连接所述超声波控制箱；

一底座，所述底座安装在所述第二层导轨上。

优选的，所述相控阵超声探头设置有多个超声波收发晶片；

所述超声波收发晶片数量为2^N(4≤N≤7)。

优选的，所述超声波收发晶片排列方式为线阵排列或面阵排列。

优选的，所述水槽为上下两层结构。

本实用新型的技术方案的有益效果在于：采用机械运动和电子技术配合，扫描全面，不易漏波，能获得更多的超声波数据。相比原有单晶头扫描一枚产品(2800mm*250mm)大约需要45分钟，相控阵探头约3分钟，效率直接提高15倍，解决了设备产品在检测环节堆积严重的现象。

附图说明

图1是本实用新型的一种水浸式相控阵探伤装置的主视方向的结构示意图；

图2是本实用新型的一种水浸式相控阵探伤装置的俯视方向的结构示意图；

图3是本实用新型的一种水浸式相控阵探伤装置的正视方向的结构示意图；

图4是本实用新型的一种水浸式相控阵探伤装置的左视方向的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

如图1-4所示，本实用新型提供了一种水浸式相控阵探伤装置，包括：

一机座10，机座10为一矩形框架；

一水槽20，水槽20设于机座10上；

一运动控制箱30，运动控制箱30设于机座10的一端；

一超声波控制箱40，超声波控制箱40设于机座10的一端且与运动控制箱30位于机座10的同一侧；

一龙门式运动机构50，龙门式运动机构50设于水槽20上，且可沿着水槽20的X轴方向和Y轴方向移动；

一相控阵超声波收发装置60，相控阵超声波收发装置60连接于龙门式运动机构50上，且相控阵超声波收发装置60垂直于水槽20所在平面且位于水槽20的上方；

一相控阵超声探头70，相控阵超声探头70位于相控阵超声波收发装置 60上靠近水槽20的一端；

运动控制箱30电控连接龙门式运动机构50；

超声波控制箱40电控连接相控阵超声波收发装置60。

具体的，把测量工件放置在提供基础平面的水槽20中，在水槽20的基础上搭建的龙门式运动机构50，为扫查提供稳定的机械运动支持，对被测量工件进行探伤时，通过上位PC机端输入的运动命令，通过运动控制箱30带动龙门式运动机构50准确地定位到测量工件所需要被探测的部分，比如说测量工件的结构的焊缝，定位好以后向相控阵超声波收发装置60提供运动位置编码信息，并将此信息通过上位PC机处理，整合到通过相控阵超声探头70 进行超声波测量取得的数据中。

具体的，水槽20，包括：

一底板21，底板上设有多个档条22；

一第一侧边23，第一侧边23安装于底板21上靠近运动控制箱30的一侧；

一第二侧边24，第二侧边24安装于底板21上靠近超声波控制箱40的一侧，平行于第一侧边23；

一第三侧边25，第三侧边25安装于底板21上靠近龙门式运动机构50 的一侧，连接于第一侧边23和第二侧边24；

一第四侧边26，第四侧边26安装于底板21上远离龙门式运动机构50 的一侧，平行于第三侧边25，连接于第一侧边23和第二侧边24；

第一侧边23和第二侧边24上分别设有多个卡件27，卡件27成直线排列；

水槽20的第一侧边23、第二侧边24、第三侧边25和第四侧边26为拆卸安装。

具体的，水槽20可根据客户不同产品的大小进行定制化设计生产，为被测量工件放置提供基础平面，因为滑轨并不是直接固定安装在水槽20的第一侧边23、第二侧边24和第三侧边25，而是通过每条侧边上预先放置多个排列成直线的卡件27，再通过卡件27固定滑轨，同时水槽20的第一侧边23、第二侧边24、第三侧边25以及第四侧边26又是可拆卸的，通过此方式根据客户不同的产品只需生产水槽本体，而不需每次而重新定制一个完整的水槽 20。

具体的，龙门式运动机构50，包括：

第一纵向滑轨51固定在第一侧边23的卡件27上；

第二纵向滑轨52，第二纵向滑轨52固定在第二侧边24的卡件27上；

一横向滑轨53，所述横向滑轨53的两端分别连接在第一纵向滑轨51和第二纵向滑轨52，并设有第一层导轨530和第二层导轨531；

第一传动链条54，第一传动链条54设置在横向滑轨53中，第一传传动链条54的一端固定在第一层导轨530的一端，第一传动链条54的另一端通过一横向连接件55连接于相控阵超声波收发机构；

第二传动链条56，第二传动链条56的一端连接在横向滑轨53，另一端连接在第一纵向滑轨51上；

第一纵向滑轨51、第二纵向滑轨52及横向滑轨53的两端分别设有一固定件57。

具体的，搭建一横向滑轨53放置于第一纵向滑轨51和第二纵向滑轨52 之上，把第一传动链条54置于一横向滑轨53中，通过第一传动链条54连接相控阵超声波收发机构，使得龙门式运动机构50沿着水槽20的X轴方向进行移动；再通过第二传动链条56的一端连接在横向滑轨53，另一端连接在第一纵向滑轨51上，使得龙门式运动机构50沿着水槽20的Y轴方向进行移动。

龙门式运动机构50在进行X轴方向移动或者Y轴方向移动时，当移动到滑轨底端时，通过固定在滑轨两端的固定件57，卡住龙门式运动机构50，使得龙门式运动机构50不再继续移动。

具体的，龙门式运动机构50中：

第一传动链条54的长度长于横向滑轨53；

第二传动链条56的长度长于第一纵向滑轨51。

具体的，第一传动链条54的长度长于横向滑轨53和第二传动链条56 的长度长于第一纵向滑轨51，才能使得龙门式运动机构50沿水槽20进行X 轴方向移动或者Y轴方向移动时，能移动到水槽20的每个侧边的底部，或者说对被测量工件进行探伤扫描时，能确保被测量工件的每个部位都能被移动扫描到。

具体的，相控阵超声波收发装置60，包括：

一运动控制模块61，运动控制模块61电控连接运动控制箱30；

一超声波模块62，超声波模块62电控连接超声波控制箱40；

一底座63，底座安装在第二层导轨531上。

具体的，相控阵超声波收发装置60中运动控制模块61的动力源来自于运动控制箱30的电机驱动，而相控阵超声探头70通过超声波模块62接受的超声波则来自于接超声波控制箱40的超声波发射源。

具体的，相控阵超声探头70设置有多个超声波收发晶片；

超声波收发晶片数量为2^N(4≤N≤7)。

具体的，超声波收发晶片排列方式为线阵排列或面阵排列。

具体的，相控阵超声探头70集成的超声波收发晶片选择线性排列的或面阵排列的，要根据被测量工件的复杂情况而言，当被测量工件简单或考虑成本时选择线性排列的超声波收发晶片，而当被测量工件复杂，则选择面阵排列的超声波收发晶片。

具体的，相控阵超声探测方式实质上是将N个(一般是16、32、64、 128个)超声波收发晶片集成到一个线性排列或面阵排列的探头里面，或者说，而每次用一组晶片完成一个点的检测，然后依次循环完成所有晶片的激励检测，这样的方式叫做电子扫查，因为电子扫查的速度相比与单晶探头的机械运动非常快，就可以大幅提高探头的覆盖面积，提升扫查效率。

相控阵超声探头70还拥有聚焦功能，而常规超声波一般没有(除了聚焦探头外)，所以相控阵超声检测的灵敏度和分辨率都比常规超声检测高。相控阵超声探头70作为超声波的发射和接收实体，可定制化最大128通道线阵相控阵超声波探头70，也就是说把128个超声波收发晶片集成到一个相控阵超声探头70中。同样的道理，相控阵超声波收发装置60根据相控阵超声探头70也进行最大128通道的超声波收发设置，为提高检测精度，可根据被测工件，定制化自聚焦焦距，按照设定好的聚焦法则进行超声波测量，并完成向上位控制PC机发送超声波A波数据和测量数据。

具体的，水槽20为上下两层结构。也就是说，具有上下两层结构的水槽20能为水耦合剂提供有效容积，为被测量工件浸放的水体提供上下水道。

综上所述，本技术方案提供的水浸式相控阵探伤装置可以同时拥有B 扫、D扫、S扫和C扫描，可以通过上位PC机进行建模，建立一个三维立体图形，被测量工件的缺陷显示就变得非常直观，而常规超声波只能通过波形来分辨缺陷。本技术方案提供的水浸式相控阵探伤装置可以检测复杂工件，比如可以检测涡轮叶片的叶根，常规超声波检测因为探头声束角度单一，存在很大的盲区，造成漏检。而本技术方案可以快速，直观的检测。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水浸式相控阵探伤装置，其特征在于，包括：

一机座，所述机座为一矩形框架；

一水槽，所述水槽设于所述机座上；

一运动控制箱，所述运动控制箱设于所述机座的一端；

一超声波控制箱，所述超声波控制箱设于所述机座的一端且与所述运动控制箱位于所述机座的同一侧；

一龙门式运动机构，所述龙门式运动机构设于所述水槽上，且可沿着所述水槽的X轴方向和Y轴方向移动；

一相控阵超声波收发装置，所述相控阵超声波收发装置连接于所述龙门式运动机构上，且所述相控阵超声波收发装置垂直于所述水槽所在平面且位于所述水槽的上方；

一相控阵超声探头，所述相控阵超声探头位于所述相控阵超声波收发装置上靠近所述水槽的一端；

所述运动控制箱电控连接所述龙门式运动机构；

所述超声波控制箱电控连接所述相控阵超声波收发装置。

2.根据权利要求1所述的一种水浸式相控阵探伤装置，其特征在于，所述水槽，包括：

一底板，所述底板上设有多个档条；

一第一侧边，所述第一侧边安装于所述底板上靠近所述运动控制箱的一侧；

一第二侧边，所述第二侧边安装于所述底板上靠近所述超声波控制箱的一侧，平行于所述第一侧边；

一第三侧边，所述第三侧边安装于所述底板上靠近所述龙门式运动机构的一侧，连接于所述第一侧边和所述第二侧边；

一第四侧边，所述第四侧边安装于所述底板上远离所述龙门式运动机构的一侧，平行于所述第三侧边，连接于所述第一侧边和所述第二侧边；

所述第一侧边和所述第二侧边上分别设有多个卡件，所述卡件成直线排列；

所述水槽的所述第一侧边、所述第二侧边、所述第三侧边和所述第四侧边为拆卸安装。

3.据权利要求2所述的一种水浸式相控阵探伤装置，其特征在于，所述龙门式运动机构，包括：

第一纵向滑轨，所述第一纵向滑轨固定在所述第一侧边的所述卡件上；

第二纵向滑轨，所述第二纵向滑轨固定在所述第二侧边的所述卡件上；

一横向滑轨，所述横向滑轨的两端分别连接在第一纵向滑轨和第二纵向滑轨，并设有第一层导轨和第二层导轨；

第一传动链条，所述第一传动链条设置在所述横向滑轨中，所述第一传传动链条的一端固定在所述第一层导轨的一端，所述第一传动链条的另一端通过一横向连接件连接于所述相控阵超声波收发机构；

第二传动链条，所述第二传动链条的一端连接在所述横向滑轨，另一端连接在所述第一纵向滑轨上；

所述第一纵向滑轨、所述第二纵向滑轨及所述横向滑轨的两端分别设有一固定件。

4.根据权利要求3所述的一种水浸式相控阵探伤装置，其特征在于，所述龙门式运动机构中：

所述第一传动链条的长度长于所述横向滑轨；

所述第二传动链条的长度长于所述第一纵向滑轨。

5.据权利要求3所述的一种水浸式相控阵探伤装置，其特征在于，所述相控阵超声波收发装置，包括：

一运动控制模块，所述运动控制模块电控连接所述运动控制箱；

一超声波模块，所述超声波模块电控连接所述超声波控制箱；

一底座，所述底座安装在所述第二层导轨上。

6.根据权利要求1所述的一种水浸式相控阵探伤装置，其特征在于，所述相控阵超声探头设置有多个超声波收发晶片；

所述超声波收发晶片数量为2^N，4≤N≤7。

7.根据权利要求6所述的一种水浸式相控阵探伤装置，其特征在于，所述超声波收发晶片排列方式为线阵排列或面阵排列。

8.根据权利要求1所述的一种水浸式相控阵探伤装置，其特征在于，所述水槽为上下两层结构。

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