CN2490577Y - 便携式工业压力管道缺陷三维检测仪 - Google Patents

Abstract

一种便携式工业压力管道缺陷三维检测仪,主要由扫描头和三维扫描运动机构组成,源屏蔽容器、前准直器、后准直器、探测器、屏蔽块等组成结构紧凑的扫描头,由X向、Y向、Z向运动拖板,步进电机、丝杆和导轨等组成小巧轻便的三维运动机构。将扫描头安装于三维扫描运动机构上便可作三维探测。本实用新型可靠性更好,分辨率更高,更加小型化,能方便地对工业压力管道的缺陷进行三维探测和二维、三维图象显示。

Description

便携式工业压力管道缺陷三维检测仪

技术领域

本实用新型是基于γ光子与物质相互作用中康普顿背散射效应的射线成像装置，更具体地说是一种新型工业压力管道缺陷三维检测仪，它广泛应用于石油、化工、天然气工业压力管道的无损检测和无损评价。

背景技术

传统的管道检测方法有X射线照相技术、超声检测技术，但是这些技术都因自身的局限性，而不能满足标准要求。例如，X射线照相装置重量和体积大，价格高，使用不方便。超声法需要除去保温层或者在保温层上钻出检测口并把管壁外侧抛光，这样往往需要停产，在检测后还需要重新包上保温层，结果造成全面检测所有设备的管道的花费非常高。

而本实用新型所涉及的便携式工业压力管道缺陷三维检测仪，源系统与探测器位于被测物的同一侧，因此不受被测管道大小的限制，检测物体缺陷的对比度近似地与缺陷大小无关，因此检测缺陷的对比度高，测量管壁厚度和缺陷的精度高，并且不必去除保温层或在保温层上钻出检测口，可以在线测量，不必停产。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种性能/价格比高的、使用γ射线源的、高精度的便携式工业压力管道缺陷三维检测仪。

便携式工业压力管道缺陷三维检测仪，有三维扫描运动机构，三维扫描运动机构有Z向运动机械结构，Y向运动机械结构，X向运动机械结构，Z向运动拖板，Y向运动拖板，X向运动拖板，其特征是γ辐射源置于源屏蔽容器的中心，源屏蔽容器与前准直器即源的准直器连接在一起，探测器、后准直器即探测器的准直器和探测器屏蔽套连接在一起，它们连同屏蔽块组成扫描头，整体安装在Z向运动拖板上。

前准直孔的方向与后准直孔的方向之间的夹角即康普顿背散射角为135°～150°范围，所选取的辐射源为中低能量的低活度γ辐射源：0.1～0.5居里的Cs-137或40～80居里的Ir-192或者10～20居里的Se-75。

扫描头整体安装在Z向运动拖板上，Z向运动拖板支撑在Z向运动的双直线轴承导轨上，并与Z向运动的滚珠丝杆螺母副连接，Z向丝杆配有步进电机，组成Z向运动机械结构，带动扫描头作Z向运动即深度方向运动，Z向运动机械结构安装在Y向运动拖板上，Y向运动拖板支撑在Y向运动的四方向等载荷直线滚动导轨副上，并与Y向运动的滚珠丝杆螺母副连接，Y向丝杆配有步进电机，组成Y向运动机械结构，带动Z向运动机械结构一起作Y向运动即横向运动，Y向运动机械结构安装在X向运动拖板上，X向拖板支撑在X向运动的梯形螺纹丝杆螺母一导套上，X向丝杆配有步进电机，推动扫描头、Z向运动机械结构和Y向运动机械结构一起作X向运动即升降运动。

本实用新型连接探测采传系统、自动控制、计算机系统和图象处理与显示系统等，即可对工业压力管道的缺陷进行三维探测和二维、三维图象显示。其技术特征是：

1、本实用新型采用康普顿背散射扫描((CBS-Compton Backscatter Scanning)技术。前准直孔的方向(即初级射束前进方向)与后准直器孔方向(即散射射束进入探测器的方向)之间的夹角θ为康普顿背散射角，当θ≥90°时，称为康普顿背散射。本实用新型采用的康普顿背散射角θ选在135°~150°范围。这样，γ辐射源和探测器均在被检测物体的同一侧。

2、采用中低能量的低活度γ辐射源：0.1～0.5居里的Cs-137或40～80居里的Ir-192或者10～20居里的Se-75。

3、三维运动机构采用上、中、下三层分列式结构，上层，为Z向(深度方向)运动机构，中层，为Y向(横向)运动机构，下层，为X向(升降)运动机构，扫描头装在Z向拖板上，根据要求可分别运动和联动，扫描头完成X向、Y向、Z向三个方向的探测。由微机给微处理器发指令，微处理器控制步进电机驱动系统，实现三维扫描运动。

4、探测采传系统主要由单路或多路探测器(例如选用碘化钠闪烁晶体和光电倍增管类的探测器)、线性放大器、不用微机插卡的多道脉冲幅度分析器、微处理器、微机接口等组成。

5、计算机系统采用上位机(例如便携式微机)和下位机(例如微处理器)结构，两者之间进行通讯，本实用新型的特征是多道脉冲幅度分析器和自控均不用微机插卡，这样便携式PC机不必用船坞扩展箱。

本实用新型可靠性更好，分辨率更高，体积和重量更小，能方便地对工业压力管道的缺陷进行三维探测和二维、三维图像显示。

附图说明

图1为本实用新型工作原理图；

图2为本实用新型扫描头结构示意图；

图3A为本实用新型结构主视图。

图3B为本实用新型结构侧视图。各图中的标号表示的部件如下：

1.γ辐射源

2.双园柱旋转体源屏蔽容器

3.前准直器(源的准直器)

4.后准直器(探测器的准直器)

5.探测器

6.探测器屏蔽套

7.线性放大器

8.多道脉冲幅度分析器

9.微处理器

10.微机接口

11.微机

12.步进电机驱动器

13.打印机

14.显示器

15.高、低压直流电源

16.被检测物体

17.被检物中的检测体积

18.屏蔽块

19.Z向运动拖板

20.Z向步进电机

21.Z向运动的滚珠丝杆螺母副

22.Z向运动的双直线轴承导轨

23.Z向运动机构的直线轴承(滑套)

24.Y向步进电机

25.Y向运动的滚珠丝杆螺母副

26.Y向运动的四方向等载荷直线滚动导轨副

27.Y向运动拖板

28.X向运动拖板

29.三维扫描运动机构

30.X向步进电机

31.梯形螺纹丝杆螺母一导套

32.扫描头

33.四脚支架

具体实施方式

参见图1，装在双园柱旋转体源屏蔽容器2中心的γ射线源1发出γ射线经前准直器3准直后入射到被检测物体16内某个小体积17发生康普顿背散射。散射射线经过后准直器4到达插在探测器屏蔽套6中的探测器5被吸收。探测器5输出的信号经过线性放大器7后由多道脉冲幅度分析器8作分析，将这些数据存储在微处理器9中，再经微机接口10送至微机11中进行数据处理，其结果由打印机13或由显示器14显示。

参见图2，装有前准直器3和γ辐射源1的源屏蔽容器2和与后准直器4末端紧贴的、插在探测器屏蔽套6中的探测器5以及放在其间的屏蔽块18构成扫描头32，都装在Z向运动拖板19上，处于被检测物体16的一侧。

参见图3A、图3B，

Z向运动拖板19支撑在Z向运动的双直线轴承导轨22上，并与Z向运动的滚珠丝杆螺母副21连接，Z向丝杆21配有步进电机20，组成Z向运动机械结构，带动扫描头32作Z向运动即深度方向运动，Z向运动机械结构安装在Y向运动拖板27上，Y向运动拖板27支撑在Y向运动的四方向等载荷直线滚动导轨副26上，并与Y向运动的滚珠丝杆螺母副25连接，Y向丝杆25配有步进电机24，组成Y向运动机械结构，带动Z向运动机械结构一起作Y向运动即横向运动，Y向运动机械结构安装在X向运动拖板28上，X向运动拖板28支撑在X向运动的梯形螺纹丝杆螺母一导套31上，X向丝杆31配有步进电机30，推动扫描头32，Z向运动机械结构和Y向运动机械结构一起作X向运动即升降运动。

Z向运动是Z向步进电机20直接驱动滚珠丝杆螺母副21实现由旋转运动变为直线运动，其承载导向由高精度的双直线轴承导轨22来实现，两根导轨对称地配制在丝杆21的两边，为保证运行的稳定性，每个直线轴承导轨上装两个直线轴承(即两个滑套)23。扫描头32装置在Z向运动的拖板19上。

Y向运动是Y向步进电机24直接驱动滚珠丝杆螺母副25实现由旋转运动变为直线运动，其承载导向由四方向等载荷型直线滚动导轨副26来实现。Z向运动机构装置在Y向运动的拖板27上。

X向扫描运动装置29，采用梯形螺纹丝杆螺母—导套31托送的运动机构。由步进电机30驱动丝杆旋转，带动螺母—导套作直线升降运动。扫描头32、Z向运动拖板19和Y向运动拖板27三者形成一体，共同配置在X向运动拖板28上，当X向步进电机30工作时，通过丝杆螺母副31推动拖板28及座落在其上的Y、Z向运动装置及扫描头32作X向探测。

整个三维扫描运动机构安装在可调整高度的四脚支架33上。

Claims (2)

1、便携式工业压力管道缺陷三维检测仪，有三维扫描运动机构，三维扫描运动机构有Z向运动机械结构，Y向运动机械结构，X向运动机械结构，Z向运动拖板，Y向运动拖板，X向运动拖板，其特征是γ辐射源置于源屏蔽容器的中心，源屏蔽容器与前准直器连接在一起，探测器、后准直器和探测器屏蔽套连接在一起，它们连同屏蔽块组成扫描头，整体安装在Z向运动拖板上。

2、根据权利要求1所述的便携式工业压力管道缺陷三维检测仪，其特征在于前准直孔的方向与后准直孔的方向之间的夹角即康普顿背散射角为135°～150°范围，所选取的辐射源为中低能量的低活度γ辐射源：0.1～0.5居里的Cs-137或40～80居里的Ir-192或者10～20居里的Se-75。

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