超聲波幹耦合輪式聚焦探頭的製作方法
2023-05-11 11:14:06 1
專利名稱：超聲波幹耦合輪式聚焦探頭的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於應用超聲波技術的新型無損檢測技術範疇，涉及一種超聲波幹耦
合輪式聚焦探頭。
背景技術：
自70年代以來，隨著科學技術、生產、人類生活的快速提高，對天然氣的需求量日益提高，輸氣管道的建設速度呈現快速增長的趨勢。然而，管道和其它設施一樣也會損壞、老化。在大量鋪設新管道的同時，一批老管道的運行時間已接近設計使用壽命。出現了天然氣管道腐蝕洩露的現象，破壞了管道高效、安全運行，同時洩露造成的環境汙染給管道經營者帶來嚴重損失。為此，確保管道能有較長的使用壽命，必須考慮有效的檢測措施，防止埋地輸送燃氣管道腐蝕洩露。 然而目前尚無全面解決大口徑埋地輸送燃氣管道腐蝕壁厚的檢測方法，儀器及相應的技術方案。因此發展埋地燃氣管道腐蝕測厚技術，提高檢測的可靠性和自動化程度，加強使役管道的質量檢測對提高管道運輸安全，確保管道有較長的使用壽命具有重要意義。[0004] 針對埋地燃氣管道使用過程中，液化氣體及雜質容易沉積在管道底部腐蝕管道內壁，使埋地管道底部容易出現管壁腐蝕減薄現象。因此，亟待開發出一種可隨管道內部爬行檢測機械車運動的輪式超聲波探頭，對管道內壁實施動態幹耦合(無耦合劑)測厚，測量方式採用點、線聚焦方式。
實用新型內容本實用新型的目的在於，通過提供一種超聲波幹耦合輪式聚焦探頭，採用一種可跟隨管道內部爬行機械車運動的輪式超聲波聚焦測厚探頭，對管道腐蝕內壁實施動態幹耦合測厚。 本實用新型是採用以下技術手段實現的 超聲波輪式探頭由輪式探頭骨架，轉動軸承，輪皮和超聲波聚焦探頭構成。超聲波聚焦探頭固定在輪軸支架中間圓孔部位，穿過圓孔始終保持與輪支架垂直並儘量貼緊輪皮內壁。輪支架上還有兩個用於在內部支撐橡膠輪皮的輪圓片，在輪圓片的兩外側還各有一個封閉用輪外圓片，輪外圓片、矽橡膠輪套、軸支架上的輪圓片三者用螺釘相連接，將輪內空間完全密封，以便通過注油嘴往輪內注滿機油，作為超聲波探頭與橡膠輪皮之間的耦合劑。輪外側軸各嵌入一個轉動軸承。 輪式探頭可作為檢測裝置的一個輔助輪，安裝在檢測機械車體下方，緊貼管道內
的下壁。當檢測裝置移動時，超聲波輪式探頭能與管道內壁很好的接觸。始終保持聚焦探
頭豎直向下，與管壁垂直的狀態，保證了輪式探頭對管道壁厚的連續檢測。 本實用新型超聲波幹耦合輪式聚焦探頭，與現有技術相比，具有以下明顯的優勢
和有益效果 本實用新型超聲波幹耦合輪式聚焦探頭，採用 一種可跟隨管道內部爬行機械車運動的輪式超聲波聚焦測厚探頭，可對管道腐蝕內壁實施動態幹耦合測厚。提高了檢測的可靠性和自動化程度，加強了使役管道的質量檢測對提高管道運輸安全，對確保管道有較長的使用壽命具有重要意義。
圖1為超聲波幹耦合輪式聚焦探頭的主視圖；[0012] 圖2為超聲波幹耦合輪式聚焦探頭內部結構示意圖(一 )；[0013] 圖3為超聲波幹耦合輪式聚焦探頭的內部結構示意圖(二 )；[0014] 圖4為超聲波幹耦合輪式聚焦探頭的內部結構示意圖(三)；
具體實施方式下面結合具體實施例對本實用新型進行進一步說明。 請參閱圖1所示，為超聲波幹耦合輪式聚焦探頭的主視圖，l為輪皮。 請參閱圖2、圖3、圖4所示，為超聲波幹耦合輪式聚焦探頭的內部結構示意圖。從
圖中可以看出，2為螺絲孔，3為螺絲，4為輪外圓片，5為輪內圓片，12、13為轉動軸承，14為
探頭固定孔，16為注油嘴。 超聲波幹耦合輪式聚焦探頭由輪式機械骨架，輪皮，超聲波聚焦探頭構成。[0019] 輪式機械骨架由輪式轉軸，輪支架，轉動軸承12、13構成。輪式轉軸中間鑽一個圓孔14，用於固定超聲波聚焦探頭，輪支架上有兩個用於在內部支撐橡膠輪皮的輪內圓片體5，在輪的兩外側各有一個封閉用輪外圓片4，輪外圓片4、矽橡膠輪套1、軸支架上的輪圓片5三者用螺釘相連接，將輪內空間完全密封，以便通過注油嘴16往輪內注滿機油，作為超聲波聚焦探頭與橡膠輪皮1之間的耦合劑。輪軸外側各嵌入一個轉動軸承12、13。[0020] 輪皮由矽橡膠注塑而成。超聲波點聚焦、線聚焦探頭的技術指標為頻率2. 5MHz，直徑10mm，焦距30mm。。[0022] 輪式探頭可作為檢測裝置的一個輔助輪，安裝在檢測機械車體下方，緊貼管道內的下壁，當檢測裝置移動時，超聲波輪式探頭能與管道內壁很好的接觸。始終保持聚焦探頭豎直向下，與管壁垂直的狀態，保證了輪式探頭對管道壁厚的連續檢測。[0023] 啟動機械車在管道內沿管道縱向壁爬行。[0024] 超聲波測厚的硬體、軟體工作過程依次為 首先對輪式探頭接收到的超聲波信號進行阻容濾波，去除高頻噪聲，取信號的包絡，進行平滑處理，採用LM311放大比較器作為模/數轉換的工具，使輸出超聲波對應測量管道壁厚的一次回波、二次回波的峰值電壓為—3V左右。 其次採用施密特觸發器對對輸出波形整形為有陡直的上升沿和下降沿的方波，並反轉，從下降沿開始輸出。 然後，將施密特觸發器的輸出信號輸入給555定時器和計數器，555定時器接到輸入信號的下降沿後觸發翻轉，進入暫穩態，輸出高電平。 根據始波的持續時間調整定時器外接電阻、電容的大小，使之保持高電平暫穩態的時間比始波的持續時間稍長。這樣，當始波信號結束時，555定時器也恢復為低電平的穩定狀態，計數器使能端PL接到低電平，開始工作，此時計數器接收到的是從一次回波以後的信號，成功地將始波信號去除。計數器輸出的第一個方波寬度就是超聲波信號一次、二次回波之間的距離。 這種方波電壓的高電平維持在5V左右可以被單片機所識別。根據超聲波測厚原理，任意相鄰兩回波之間的距離是相等的。所以只要測量出第一個方波的寬度來對應超聲波一次、二次回波的距離就能滿足管道內壁測厚的要求。 最後用40MHz高頻脈衝對方波進行採樣，記錄採樣個數。通過採樣頻率和採樣個數間的關係，就能獲得測量方波對應的管道腐蝕剩餘壁厚。 然後，將在線測量管壁厚度數值呈現在數碼管上，再由CCD遠距離成像傳輸於管道外側的顯示板上。 以上實施例僅用於說明本實用新型，但不用來限制實用新型的範圍，有關本領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下，還可以作出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案均屬於本實用新型的保護範疇，本實用新型的專利保護範圍應由各項權利要求所限。
權利要求一種超聲波幹耦合輪式聚焦探頭，包括輪式機械骨架，輪皮，超聲波聚焦探頭；其特徵在於所述的輪式聚焦探頭作為檢測裝置的一個輔助輪，安裝在檢測機械車體下方，緊貼管道內的下壁運行；超聲波聚焦探頭固定在輪軸支架中間圓孔部位，穿過圓孔始終保持與輪支架垂直並儘量貼緊輪皮內壁；輪支架上還設有用於在內部支撐橡膠輪皮的輪圓片，在輪的兩外側還各有一個封閉用輪外圓片，將矽橡膠輪套與軸支架上的輪圓片進行連接，將輪內空間完全密封；輪外側軸各嵌入一個轉動軸承。
2. 根據權利要求1所述的超聲波幹耦合輪式聚焦探頭，其特徵在於所述的輪式機械骨架由輪軸支架、輪圓片和轉動軸承構成。
3. 根據權利要求1所述的超聲波幹耦合輪式聚焦探頭，其特徵在於所述的輪皮由矽橡膠注成。
4. 根據權利要求1所述的超聲波幹耦合輪式聚焦探頭，其特徵在於所述的超聲波頻率為2. 5MHz、點、線聚焦探頭的直徑為10mm，焦距為30mm。
專利摘要一種超聲波幹耦合輪式聚焦探頭，包括輪式機械骨架，輪皮，超聲波聚焦探頭；輪式聚焦探頭安裝在檢測機械車體下方，緊貼管道內的下壁運行；超聲波聚焦探頭固定在輪軸支架中間圓孔部位；輪支架上還設有用於在內部支撐橡膠輪皮的輪圓片，在輪的兩外側還各有一個封閉用輪外圓片，將矽橡膠輪套與軸支架上的輪圓片進行連接，將輪內空間完全密封；輪外側軸各嵌入一個轉動軸承。將接收到測量管道壁厚度對應的一次、二次超聲回波進行放大、濾波、整形、分頻，採用高頻脈衝對其採樣處理；根據超聲波每兩次波峰之間的距離與被測物體厚度對應關係測量被檢測物體的厚度。可對管道腐蝕內壁實施動態幹耦合測厚。提高了檢測的可靠性和自動化程度。
文檔編號G01N29/265GK201488979SQ20092022231
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月1日 優先權日2009年9月1日
發明者祁欣, 陳娟 申請人:北京化工大學