CN220542846U - 一种管道超声检测耦合装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种管道超声检测耦合装置，包括耦合囊环和囊环基座，耦合囊环包括囊环外环膜、内环膜和两柔性环边；两柔性环边分别设置于囊环的两侧，与两侧的囊环膜粘合融为一体，支撑和保护囊环的两侧；耦合剂填充于耦合囊环内，两囊环基座设置于检测探头两侧的囊膜上，并与之粘合固牢；该基座同时还与检测器固定连接，保障囊环与检测器的连接贴合牢固。本实用新型的有益效果：囊环设置在检测探头与待测管道壁之间，并通过囊环基座固定在检测器上，囊环内充满耦合剂，使囊环贴合、填充检测探头与待测管壁之间的空隙，构成探头与待检测材料间超声波高效传递的媒介，并保护检测探头和待检管道不被磨损划伤，解决管道检测耦合的难题。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波检测设备技术领域，尤其涉及一种管道超声检测耦合装置。
背景技术
超声检测技术广泛应用于金属、非金属等各类材料内部缺陷的检测。超声检测的原理为：超声波由检测探头内的声波发生器(一般为压电晶体)产生，并导入待检测的材料内部。当遇到异质界面或缺陷时，超声波发生反射或折射，所产生的反射波或折射波被检测探头内的传感器接收到后，再通过分析完成对待检测的材料内的异质区域或缺陷的识别和检测。在这一检测过程中，如果检测探头和待检测材料之间存在气体，超声波在检测探头和待检测材料之间的往往不能有效传导，为改进这一传导环节，提高检测效果，一般采用侵入到液体中或涂抹耦合剂等方法。例如在对管道的某一局部范围进行外检测时，可以使用喷涂耦合剂的方式对检测探头和检测部位进行超声耦合，以避免检测探头与检测部位之间存在的空隙对超声波传递造成大幅衰减。但在某些应用条件下不便于采用侵入方式或涂抹耦合剂时，上述超声检查方法的应用受到了限制。例如，在进行管道内检测时，当管道的长度超过一定的范围，喷涂耦合剂的方式就不再适用；另一方面，管道检测器在管道内滑动时，如果其与管道壁直接接触也可能造成检测探头和管道内壁的磨损，这往往都是希望避免的。因此，解决检测探头(或探头带)与管道壁的耦合问题和相关的磨损保护问题是实现管道超声内检测的关键。
实用新型内容
有鉴于此，为了解决管道内超声波检测器的检测探头与管道内壁表面的耦合问题，本实用新型的实施例提供了一种管道超声检测耦合装置。
本实用新型的实施例提供一种管道超声检测耦合装置，包括：
耦合囊环，其包括囊环外环膜、囊环内环膜、两柔性环边和两囊环基座，所述囊环外环膜为所述耦合囊环的外环部分，所述囊环内环膜为所述耦合囊环的内环部分，两所述柔性环边分别设置于所述耦合囊环的两侧，每一所述柔性环边与相应侧的所述耦合囊环的侧面环边膜粘合融为一体，所述耦合囊环内部形成密封空间，所述耦合囊环内的填充满耦合剂，两所述囊环基座粘接固定于所述囊环外环膜或所述囊环内环膜上，且所述囊环基座还可以与超声检测器固定连接，使所述耦合囊环与所述超声检测器不脱落移位；
所述超声检测器为超声内检测器时，所述囊环内环膜可套设于超声内检测器的检测探头的表面，使所述耦合囊环填充所述检测探头和待测管道内壁之间的空隙；
所述超声检测器为超声外检测器时，所述囊环内环膜可套设于待测管道外壁，使所述耦合囊环填充所述超声外检测器的检测探头和待测管道外壁之间的空隙。
进一步地，所述耦合囊环内部填充耦合剂后的总厚度d2匹配所需透射率，使其对设计波长λ2的透射效果最优，在超声波穿透声阻抗为Z1的有机玻璃、等效声阻抗为Z2的耦合囊环、声阻抗Z3的待检测管道后，透射率为：
进一步地，所述囊环外环膜和所述囊环内环膜均由可变形的耐磨复合材料膜制成。
进一步地，所述囊环外环膜和所述囊环内环膜的声阻抗值均与所述耦合剂声阻抗值匹配。
进一步地，所述耦合剂为凝胶或液体。
进一步地，所述检测探头排列成环形的检测探头带。
进一步地，所述柔性环边由柔性橡胶或柔性塑料制成。
本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本实用新型的一种管道超声检测耦合装置，耦合囊环设置在超声检测器的检测探头与待测管道壁之间，并通过囊环基座固定在超声检测器上，耦合囊环内充满耦合剂，使耦合囊环贴合、填充检测探头与待测管壁之间的空隙，构成检测探头与待检测材料间超声波高效传递的媒介，并保护检测探头和待检管道不被磨损划伤，解决管道检测耦合的难题。
附图说明
图1是本实用新型一种管道超声检测耦合装置的立体图；
图2是本实用新型一种管道超声检测耦合装置的侧视图；
图3是本实用新型一种管道超声检测耦合装置安装于球形超声检测器上的示意图；
图4是本实用新型一种管道超声检测耦合装置的安装示意图；
图5是球形超声检测器在安装管道超声检测耦合装置后的工作示意图；
图6是圆柱形超声检测器在安装管道超声检测耦合装置后的工作示意图；
图7是本实用新型一种管道超声检测耦合装置在待测管道内通过凸起或缺陷的示意图；
图8是耦合囊环内部填充耦合剂后的总厚度与所述透射率的匹配曲线图。
图中：1、囊环外环膜；2、囊环内环膜；3、柔性环边；4、耦合剂；5、待测管道；6、缺陷；7、凸起；8、超声检测器；9、检测探头带；10、囊环基座；11、管道超声检测耦合装置。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步的描述。下面介绍的是本实用新型的多个可能实施例中的一个，旨在提供对本实用新型的基本了解，但并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，本实用新型中涉及电路和电子元器件以及模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本实用新型保护的内容也不涉及对于内部结构和方法的改进。
进一步需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参考图1-7，本实用新型的实施例提供了一种管道超声检测耦合装置11，可配合超声检测器8对管道内壁进行超声波检测，尤其适用于对内部有流体流过的管道的内壁进行超声波检测。该管道超声检测耦合装置11主要包括耦合囊环。
继续如图1所示，所述耦合囊环包括囊环外环膜1、囊环内环膜2、两柔性环边3和两囊环基座10。
如图2所示，所述囊环外环膜1为所述耦合囊环的外环部分，所述囊环内环膜2为所述耦合囊环的内环部分。所述囊环外环膜1和所述囊环内环膜2均可形变，一般由可变形的柔性材料制成，如由本实施例中由耐磨的复合材料膜制成。所述囊环外环膜1和所述囊环内环膜2具有较好的耐磨性能和保护，避免滑动时被待测管道管壁5的缺陷或凸起磨损割破。
两所述柔性环边3分别设置于所述耦合囊环的两侧，每一所述柔性环边3与相应侧的所述耦合囊环的侧面环边膜粘合融为一体。所述柔性环边3由柔性橡胶或柔性塑料制成，具有较高柔韧性。所述柔性环边3不易产生塑性变形并可将所述耦合囊环牢牢固定在滑动的超声检测器8上，防止在所述耦合囊环在测量过程中由所述超声检测器8上滑落。
所述耦合剂4填充于所述耦合囊环内的密封空间，所述耦合剂4应填充至无气泡。所述耦合剂4一般选择声波透射性能好的凝胶或液体，所述耦合囊环内所述耦合剂4保持一定的压力，使所述耦合剂4始终充满所述耦合囊环。
所述耦合剂4的声阻抗值与所述超声检测器8的检测探头和待测管道的材质匹配，以便超声波高效穿透所述耦合囊环。所述耦合囊环内填充的耦合剂4，可有效地传递超声波，通过采集、分析反射或折射的超声波信息实现对管道的检测。
为了满足超声波检测透射率的要求，所述耦合囊环内部填充耦合剂4后的总厚度d2匹配所需透射率，使其对设计波长λ2的透射效果最优，在超声波穿透声阻抗为Z1的有机玻璃、等效声阻抗为Z2的耦合囊环、声阻抗Z3的待检测管道后，透射率为：
如图8所示，本实施例中超声波频率为10MHz，对应的波长λ2为192.3mm，不同总厚度d2对应的透射率不同，因此可以根据实际应用所需的透射率来确定所述耦合囊环内部填充耦合剂4后的总厚度d2。
如图5、6和7所示，所述超声检测器8的检测探头具有环形的检测探头带9，为了保证所述耦合囊环对所述检测探头耦合效果，所述耦合囊环可覆盖所述检测探头带9。
如图4所示，所述囊环基座10用于限制所述耦合囊环在所述超声检测器8上滑动，使所述耦合囊环固定于所述超声检测器8上，所述耦合囊环相对的所述超声检测器8位置不变。所述囊环基座10可以设置成多种形式，如本实施例中所述囊环基座10为挡圈，两所述挡圈分别安装于所述超声检测器8表面，在所述耦合囊环套设于所述检测探头表面时两所述挡圈恰好挡住两所述柔性环边3内侧，使所述耦合囊环稳定固定。
并且，如图5、6和7所示，基于上述管道超声检测耦合装置11的管道超声检测方法，包括以下步骤：
S1、将所述耦合囊环安装于待测管道5与超声检测器8之间：
所述超声检测器8可以是超声内检测器，也可以是超声外检测器。所述超声内检测器可在待测管道5内部移动，在待测管道5内部对待测管道5进行超声检测。所述超声外检测器可在待测管道5外围移动，在待测管道5外部对待测管道5进行超声检测。
如图5和6所示，所述超声检测器8为超声内检测器时，所述超声内检测器为球形或圆柱形，将所述囊环基座10安装于超声内检测器的表面，所述囊环内环膜2套设于超声内检测器的检测探头的表面，所述囊环基座10将所述耦合囊环固定于所述超声内检测器的表面的预定位置，所述囊环内环膜2与所述检测探头表面紧密贴合，所述耦合囊环填充所述检测探头和待测管道5内壁之间的空隙；
可以理解的是，所述超声检测器8为超声外检测器时，所述超声外检测器为环形，将所述囊环基座10安装于超声外检测器的内壁，所述囊环内环膜2可套设于待测管道5外壁，所述囊环外环膜1与超声外检测器的内壁贴合固定，使所述耦合囊环固定于所述超声外检测器的表面的预定位置，所述耦合囊环填充所述超声外检测器的检测探头和待测管道5外壁之间的空隙。
考虑到测量误差，在进行检测之前还可以对安装所述耦合囊环后的超声波测量仪进行校验，确定耦合补偿。
S2、通过移动所述超声检测器8带动所述耦合囊环沿着待测管道5运动，保持所述耦合囊环填充待测管道5与超声检测器8之间空隙，实现待测管道5与所述检测探头之间超声耦合。且如图7所示，在经过待测管道5内壁或外壁缺陷6或凸起7等变形位置时，所述耦合囊环可发生适应性形变使所述超声检测器8通过。
S3、在所述超声检测器8沿着待测管道5运动过程中，所述超声检测器8进行超声波无损检测获取超声波检测数据，根据超声波检测数据判断待测管道5管壁是否存在缺陷6或损伤。根据耦合补偿对超声波检测数据进行补偿可以获得更为准确的超声波检测数据，进而可以更准确的判断待测管道5管壁是否存在缺陷6或损伤。
S4、获取所述超声检测器8沿着待测管道5运动过程中的定位数据，确定待测管道5内壁缺陷6或损伤的位置。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解的是，它们是相对的概念，可以根据使用、放置的不同方式而相应地变化，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种管道超声检测耦合装置，其特征在于：包括耦合囊环，其包括囊环外环膜、囊环内环膜、两柔性环边和两囊环基座，所述囊环外环膜为所述耦合囊环的外环部分，所述囊环内环膜为所述耦合囊环的内环部分，两所述柔性环边分别设置于所述耦合囊环的两侧，每一所述柔性环边与相应侧的所述耦合囊环的侧面环边膜粘合融为一体，所述耦合囊环内部形成密封空间，所述耦合囊环内的填充满耦合剂，两所述囊环基座粘接固定于所述囊环外环膜或所述囊环内环膜上，且所述囊环基座还可以与超声检测器固定连接，使所述耦合囊环与所述超声检测器不脱落移位；
所述超声检测器为超声内检测器时，所述囊环内环膜可套设于超声内检测器的检测探头的表面，使所述耦合囊环填充所述检测探头和待测管道内壁之间的空隙；
所述超声检测器为超声外检测器时，所述囊环内环膜可套设于待测管道外壁，使所述耦合囊环填充所述超声外检测器的检测探头和待测管道外壁之间的空隙。
2.如权利要求1所述的一种管道超声检测耦合装置，其特征在于：所述耦合囊环内部填充耦合剂后的总厚度d2匹配所需透射率，使其对设计波长λ2的透射效果最优，在超声波穿透声阻抗为Z1的有机玻璃、等效声阻抗为Z2的耦合囊环、声阻抗Z3的待检测管道后，透射率为：
3.如权利要求1所述的一种管道超声检测耦合装置，其特征在于：所述囊环外环膜和所述囊环内环膜均由可变形的耐磨复合材料膜制成。
4.如权利要求1所述的一种管道超声检测耦合装置，其特征在于：所述囊环外环膜和所述囊环内环膜的声阻抗值均与所述耦合剂声阻抗值匹配。
5.如权利要求1所述的一种管道超声检测耦合装置，其特征在于：所述耦合剂为凝胶或液体。
6.如权利要求1所述的一种管道超声检测耦合装置，其特征在于：所述检测探头排列成具有环形的检测探头带。
7.如权利要求1所述的一种管道超声检测耦合装置，其特征在于：所述柔性环边由柔性橡胶或柔性塑料制成。
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