CN217212353U - 一种基于x射线背散射的风机叶片缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，属于检测设备技术领域。包括机械臂、挂架、线性模组、支撑架、X射线源、X射线准直器和检测传感器；机械臂与挂架固定连接，线性模组固定在挂架下方；支撑架与线性模组的滑块固定连接；X射线源设在支撑架下方且发射端垂直向下；检测传感器设在支撑架前部与X射线源同侧，且灵敏端正对X射线源的照射区域；X射线准直器设在X射线源的射线束出射口。本实用新型的结构设计合理，能够对尺寸较大的风机叶片进行高效地检测，具有较高的灵敏度。

Description

一种基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置

技术领域

本实用新型属于检测设备技术领域，涉及一种基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置。

背景技术

风力发电是将风的动能通过风力发电机转化成电能的过程，风机叶片是风力电机重要组成的一部分，因设计不完善、生产工艺、自然原因甚至运输问题等，难免会出现一些缺陷。另外，风机在日常运行维护时，往往得不到重视，主要是风机叶片长时间在外界暴露下经受阳光、暴雨、风沙、雾霾等不利的自然条件下逐渐老化而出现自然开裂、沙眼、裂纹等现象。值得注意的是，风力发电运行时叶片也会出现不同程度的损伤，外界冲击是产生裂纹的主要原因，裂纹通常都是由缺陷损伤累积造成的。

目前对于风机叶片而言，X射线仍然是最直接、最有效的无损检测方式之一。然而叶片体积大，且今后随着风机发电功率的进一步提升，风机叶片的体积和长度也越来越大，传统的X射线检测装置采用透射式检测，射线源和传感器分别位于检测对象的两侧，当检测较大体积的目标时，源－传感器的部署和同步较为困难，另外采用透射式检测所需的射线源辐照剂量较大，而叶片的很多缺陷主要位于叶片表面或者距离表面比较近的浅层区域内。

论文文献“X射线背散射成像技术在安检中的应用”提到了X射线背散射检测技术在安检中的影响，应用于包裹或人员身上的一些危险用品的检测，但该检测装置的设计不适用于较大工业制品的检测；专利文献“一种用于管道内缺陷巡检的X射线背散射检测装置”提到了一种用于管道内缺陷的X射线背散射检测装置，通过螺旋巡检的方式来实现管道内缺陷的检测，但主要应用在关键内部的缺陷检测，无法应用于较大工业件的表面或浅层缺陷的检测；专利文献“一种基于X射线背散射图像的人体隐藏物的检测方法”主要提及了一种对背散射图像进行图像处理提取隐藏物特征的方法，但更多关于后面的图像处理算法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，结构设计合理，能够对尺寸较大的风机叶片进行高效地检测，具有较高的灵敏度。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，包括机械臂、挂架、线性模组、支撑架、X射线源、X射线准直器和检测传感器；机械臂与挂架固定连接，线性模组固定在挂架下方；支撑架与线性模组的滑块固定连接；X射线源设在支撑架下方且发射端垂直向下；检测传感器设在支撑架前部与X射线源同侧，且灵敏端正对X射线源的照射区域；X射线准直器设在X射线源的射线束出射口。

优选地，挂架上固定连接有模组底板，线性模组可拆卸地固定在模组底板上。

优选地，支撑架下方固定连接有若干射线源基座，X射线源可拆卸地固定在射线源基座上。

优选地，支撑架前部固定连接有传感器底板，检测传感器可拆卸地固定在传感器底板上。

优选地，检测传感器的灵敏材料为直径100mm的塑料闪烁体。

优选地，检测传感器内部设有高压倍增管。

优选地，检测传感器与X射线准直器的准直通道中心线位于同一平面，且检测传感器的中心线与X射线准直器的准直通道中心线的夹角为90°～180°。

优选地，X射线准直器可拆卸地固定在X射线源的射线束出射口，X射线准直器为钨合金材质。

优选地，支撑架下方设有遮蔽板(8)，遮蔽板正对X射线准直器和检测传感器的位置处开设有两个通孔。

进一步优选地，遮蔽板通过若干悬臂与支撑架连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，X射线源发射的射线束经过射线源准直器后变为一束较为准直的笔直X射线束照射到待测叶片上，经过待测叶片的X射线背散射(散射角大于90°)被检测传感器获取到，通过机械臂和扫描机构可以实现对待测样件的全面检查。线性模组能够带动X射线源、监测传感器等仪器的往复线性运动；机械臂与支撑架用于X射线源、监测传感器等仪器的相对位姿部署，能够实现对待测风机叶片的整体扫描。X射线源与检测传感器在被测物的同一侧，便于实施探测，且两者能够通过结构件集成和同步控制，便于检测装置部署及集成开发，实现较大工件的扫描检测。X射线背散射检测方式所需的扫描照射剂量小、辐射量小，对于低原子序数材料检测物更灵敏，利于检测风机叶片等物体。

进一步地，检测传感器内部设有高压倍增管，能够将X射线产生成的闪烁光子经过强电场放大增强并进一步转换为电信号，以便于后续信号的获取和处理。

进一步地，检测传感器与X射线准直器的准直通道中心线位于同一平面，且检测传感器的中心线与X射线准直器的准直通道中心线的夹角为90°～180°，这样便于收集待测工件背散射的X射线，同时检测传感器的灵敏端对于待测区域的检测面较大。

进一步地，支撑架下方设有遮蔽板，能够将空间其他方向的杂散射线遮挡，提高检测传感器接收信号的信噪比。

更进一步地，遮蔽板通过若干悬臂与支撑架连接，结构简单轻便。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型工作过程的侧视示意图；

图3为本实用新型检查路径的俯视示意图。

图中，1是机械臂、2是挂架、3是模组底板、4是线性模组、5是支撑架、6是X射线源、7是X射线准直器、8是遮蔽板、9是传感器基座、10是检测传感器、11是传感器底板、12是待测叶片、13是射线源基座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述：

如图1，为本实用新型的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，包括机械臂1、挂架2、线性模组4、支撑架5、X射线源6、X射线准直器7和检测传感器10；机械臂1与挂架2固定连接，线性模组4固定在挂架2下方；支撑架5与线性模组4的滑块固定连接；X射线源6设在支撑架5下方且发射端垂直向下；检测传感器10设在支撑架5前部与X射线源6同侧，且灵敏端正对X射线源6的照射区域；X射线准直器7设在X射线源6的射线束出射口。

优选地，挂架2上固定连接有模组底板3，线性模组4可拆卸地固定在模组底板3上。

优选地，支撑架5下方固定连接有若干射线源基座13，X射线源6可拆卸地固定在射线源基座13上。

优选地，支撑架5前部固定连接有传感器底板11，检测传感器10可拆卸地固定在传感器底板11上。

优选地，检测传感器10的灵敏材料为直径100mm的塑料闪烁体。

优选地，检测传感器10内部设有高压倍增管。

优选地，检测传感器10与X射线准直器7的准直通道中心线位于同一平面，且检测传感器10的中心线与X射线准直器7的准直通道中心线的夹角为90°～180°。

优选地，X射线准直器7可拆卸地固定在X射线源6的射线束出射口，X射线准直器7为钨合金材质。

优选地，支撑架5下方设有遮蔽板8，遮蔽板8正对X射线准直器7和检测传感器10的位置处开设有两个通孔。优选地，遮蔽板8通过若干悬臂与支撑架5连接。

下面结合具体实施例来对本实用新型的工作原理进行进一步地解释说明：

如图1所示，挂架2与机械臂1的输出端通过螺丝固定连接，机械臂1可以带动挂架2旋转90°，使线性模组4的扫描方向垂直于工件的延伸方向(如图2)，以便实现沿工件横截面的往复扫描。模组底板3通过螺丝连接固定在挂架2上，线性模组4固连于模组底板3的下方，支撑架5固连于线性模组4的滑块下方，滑块可以带动支撑架5进行往复直线扫描运动。X射线源6通过前后射线源基座13通过螺丝固连于支撑架5下方，X射线源6垂直于水平方向向下发射X射线束，传感器底板11通过螺丝固定于支撑架5的前部，检测传感器10通过传感器基座9螺丝固连于传感器底板11，检测传感器10的灵敏端对着X射线源6的照射区域，检测传感器10的灵敏材料采用直径100mm塑料闪烁体，检测传感器10还包含高压倍增管，检测传感器10与X射线准直器7的准直通道中心线位于同一平面，检测传感器10的中心线与X射线准直器7的准直通道中心线的夹角为120°，X射线准直器7通过螺丝固定于X射线源6的射线束出射口，由钨合金制造，将X射线源6发射的射线束约束为近似准直的射线束，遮蔽板8通过两个悬臂固定在支撑架5的下方，遮蔽板8分别正对检测传感器10和X射线准直器7开有两个窗口，用来将空间其它方向的杂散射线遮挡，提高检测传感器10接收信号的信噪比。本实用新型专利中其它结构件均由6061铝合金制造。

检测装置位于待测叶片12的上方，下面结合图2和图3说明检测装置如何进行扫描检测，机械臂1先调整检测装置的位姿如图2所示，然后由机械臂1带动检测装置沿待测叶片12的延伸方向进行水平移动，当移动到待测叶片12的某个横截面时，通过线性模组4带动支撑架5及以下的X射线源6及检测传感器10等沿横截面进行线性扫描，这样通过机械臂1和线性模组4的就可以实现对待测叶片12的整体扫描。

X射线背散射检测依据的是康普顿效应，利用X射线和物质相互作用发生的非相干散射效应，入射X射线光子与被测物质的自由电子发生碰撞，光子的部分能量传给自由电子使之成为反冲电子，其自身损失能量并改变方向成为散射光子，设备的专用散射探测器收集待测对象散射的X射线光子，生成待测对象的散射X射线强度分布。由于组成待测对象的原子序数越低，背散射X射线的强度越大，因此背散射检测技术可以突出显示由低原子序数组成的且密度越大的物质。X射线背散射检测方式所需的扫描照射剂量小、辐射量小，对于低原子序数材料检测物更灵敏，利于检测风机叶片等物体。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型实施方式之一，根据本实用新型所描述的系统所做的等效变化，均包括在本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，包括机械臂(1)、挂架(2)、线性模组(4)、支撑架(5)、X射线源(6)、X射线准直器(7)和检测传感器(10)；机械臂(1)与挂架(2)固定连接，线性模组(4)固定在挂架(2)下方；支撑架(5)与线性模组(4)的滑块固定连接；X射线源(6)设在支撑架(5)下方且发射端垂直向下；检测传感器(10)设在支撑架(5)前部与X射线源(6)同侧，且灵敏端正对X射线源(6)的照射区域；X射线准直器(7)设在X射线源(6)的射线束出射口。

2.根据权利要求1所述的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，挂架(2)上固定连接有模组底板(3)，线性模组(4)可拆卸地固定在模组底板(3)上。

3.根据权利要求1所述的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，支撑架(5)下方固定连接有若干射线源基座(13)，X射线源(6)可拆卸地固定在射线源基座(13)上。

4.根据权利要求1所述的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，支撑架(5)前部固定连接有传感器底板(11)，检测传感器(10)可拆卸地固定在传感器底板(11)上。

5.根据权利要求1所述的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，检测传感器(10)的灵敏材料为直径100mm的塑料闪烁体。

6.根据权利要求1所述的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，检测传感器(10)内部设有高压倍增管。

7.根据权利要求1所述的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，检测传感器(10)与X射线准直器(7)的准直通道中心线位于同一平面，且检测传感器(10)的中心线与X射线准直器(7)的准直通道中心线的夹角为90°～180°。

8.根据权利要求1所述的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，X射线准直器(7)可拆卸地固定在X射线源(6)的射线束出射口，X射线准直器(7)为钨合金材质。

9.根据权利要求1所述的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，支撑架(5)下方设有遮蔽板(8)，遮蔽板(8)正对X射线准直器(7)和检测传感器(10)的位置处开设有两个通孔。

10.根据权利要求9所述的基于X射线背散射的风机叶片缺陷检测装置，其特征在于，遮蔽板(8)通过若干悬臂与支撑架(5)连接。

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