本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置及方法，針狀檢測(cè)單元包括呈放射狀分布在夾持部上的多個(gè)檢測(cè)針機(jī)構(gòu)；該檢測(cè)針機(jī)構(gòu)包括檢測(cè)針、壓電換能器；在夾持部的半圓形基體上開設(shè)有多個(gè)導(dǎo)向腔；所述檢測(cè)針置于該導(dǎo)向腔內(nèi)，其內(nèi)端部伸出半圓形基體的內(nèi)側(cè)壁，外端部伸出半圓形基體的外部，壓電換能器安裝在檢測(cè)針的外端部上；在導(dǎo)向腔內(nèi)設(shè)有一用于給檢測(cè)針提供一個(gè)軸向下壓力的彈性部件，當(dāng)夾持部夾持在被檢測(cè)絞線上時(shí)，使檢測(cè)針的內(nèi)端部緊密貼合被檢測(cè)絞線。使本發(fā)明專利技術(shù)具有檢測(cè)精準(zhǔn)、快捷、便攜等優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及金屬絞線損傷快速檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置及方法。
技術(shù)介紹
金屬絞線作為有效承載部件越來被廣泛應(yīng)用于橋梁、港口、鐵路、建筑等大型環(huán)境中，絞線結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)已成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。測(cè)量對(duì)象復(fù)雜化、測(cè)量條件極端化容易引發(fā)許多新型測(cè)量問題。一方面由于金屬絞線結(jié)構(gòu)制造水平提高、新型材料引入、結(jié)構(gòu)出現(xiàn)新變化，大大地拓寬了它的使用范圍，同時(shí)使得損傷形狀也表現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性，這對(duì)金屬絞線結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。目前金屬絞線損傷檢測(cè)方法可分為非導(dǎo)波檢測(cè)和導(dǎo)波檢測(cè)。導(dǎo)波傳播探測(cè)方式克服了非導(dǎo)波方法面臨的復(fù)雜媒質(zhì)穿透等問題，適合長(zhǎng)距離在役探測(cè)，逐漸成為近年來絞線結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)領(lǐng)域主要研究方向之一。導(dǎo)波檢測(cè)方法主要包括聲發(fā)射法、超聲波反射法和主動(dòng)聲發(fā)射法。針對(duì)現(xiàn)役金屬絞線結(jié)構(gòu)損傷超聲導(dǎo)波檢測(cè)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)今常用的方式是采用磁致伸縮傳感器進(jìn)行超聲導(dǎo)波的激勵(lì)與接收，發(fā)表的文獻(xiàn)主要包括：北京工業(yè)大學(xué)劉增華學(xué)者(2010)的《基于磁致伸縮效應(yīng)在鋼絞線中激勵(lì)接收縱向?qū)РB(tài)的試驗(yàn)研究》；香港城市大學(xué)PWTse學(xué)者(2011)的《Aninnovativedesignforusingflexibleprintedcoilsformagnetostrictive-basedlongitudinalguidedwavesensorsinsteelstrandinspection》。縱觀國(guó)內(nèi)外針對(duì)金屬絞線結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)研制的專用超聲導(dǎo)波傳感器，幾乎均是基于磁致伸縮效應(yīng)的傳感器。但由于磁致伸縮效應(yīng)僅在鐵、鈷、鎳這三種材料有效，意味著如果將磁致伸縮傳感器用于非鐵磁性材料絞線上將使傳感器結(jié)構(gòu)變得異常復(fù)雜，喪失其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)致磁致伸縮傳感器在非鐵磁性材料絞線上無法便捷地直接使用。在對(duì)非鐵磁性材料絞線進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷超聲導(dǎo)波檢測(cè)時(shí)，現(xiàn)今常用的方式需要將換能器固定于被檢測(cè)絞線上，以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)-超聲導(dǎo)波信號(hào)間的轉(zhuǎn)化。而一般的固定方法是采用雙組分膠粘劑將PZT壓電陶瓷粘結(jié)，由于膠粘劑硬化需要一定的時(shí)間，因此該方法用于有大量檢測(cè)目標(biāo)的金屬絞線在役檢測(cè)時(shí)就顯得非常低效了。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、檢測(cè)精準(zhǔn)、效率高的面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置及方法。本專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，包括兩個(gè)半圓形基體構(gòu)成的夾持部1和分布在夾持部1上用于檢測(cè)絞線結(jié)構(gòu)損傷的多個(gè)針狀檢測(cè)單元；所述針狀檢測(cè)單元包括呈放射狀分布在夾持部1上的多個(gè)檢測(cè)針機(jī)構(gòu)；該檢測(cè)針機(jī)構(gòu)包括檢測(cè)針2、壓電換能器3；在夾持部1的半圓形基體上開設(shè)有多個(gè)導(dǎo)向腔；所述檢測(cè)針2置于該導(dǎo)向腔內(nèi)，其內(nèi)端部伸出半圓形基體的內(nèi)側(cè)壁，外端部伸出半圓形基體的外部，壓電換能器3安裝在檢測(cè)針2的外端部上；在導(dǎo)向腔內(nèi)設(shè)有一用于給檢測(cè)針2提供一個(gè)軸向下壓力的彈性部件，當(dāng)夾持部1夾持在被檢測(cè)絞線上時(shí)，使檢測(cè)針2的內(nèi)端部緊密貼合被檢測(cè)絞線。所述夾持部1的其中一個(gè)半圓形基體上設(shè)有一個(gè)將耦合劑充盈至檢測(cè)針2與被檢測(cè)絞線之間的耦合劑添加裝置；所述檢測(cè)針2的內(nèi)端部與被檢測(cè)絞線的結(jié)合面形狀相應(yīng)。所述耦合劑添加裝置包括耦合劑容器9、分布在兩個(gè)半圓形基體兩側(cè)的多個(gè)耦合劑噴嘴11，各耦合劑噴嘴11通過分布在兩個(gè)半圓形基體側(cè)壁的管路14連通耦合劑容器9；耦合劑噴嘴11向內(nèi)彎折，噴射角度與檢測(cè)針2的軸線相交。所述兩個(gè)半圓形基體側(cè)壁上的管路14之間通過軟管12實(shí)現(xiàn)互通；所述耦合劑容器9上設(shè)置有耦合劑添加開關(guān)13，當(dāng)推動(dòng)耦合劑添加開關(guān)13時(shí)，耦合劑經(jīng)過管路14并從耦合劑噴嘴11噴出。所述彈性部件是一個(gè)套設(shè)在檢測(cè)針2桿體上的彈簧4；該彈簧4的一端與導(dǎo)向腔外側(cè)的限位板5的內(nèi)緣相抵，另一端與設(shè)在檢測(cè)針2桿體上的凸沿6相抵，凸沿6的下端面與導(dǎo)向腔內(nèi)側(cè)凸緣之間設(shè)有隔聲墊片7。所述檢測(cè)針2的數(shù)量與被檢測(cè)絞線外層線芯股數(shù)相同。所述夾持部1設(shè)有手柄14，所述壓電換能器3的傳輸線15穿過手柄14連接外部控制設(shè)備。所述限位板5通過螺栓8固定在夾持部1的半圓形基體上。所述檢測(cè)針2的外端部具有一階梯面，壓電換能器3貼合在該階梯面上；所述檢測(cè)針2材質(zhì)為金屬絞線單股線芯。一種絞線結(jié)構(gòu)損傷超聲導(dǎo)波方法如下：(1)在對(duì)(金屬)絞線結(jié)構(gòu)損傷的檢測(cè)過程中，需要兩個(gè)面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其中一個(gè)用于激勵(lì)超聲導(dǎo)波信號(hào)，另一個(gè)用于接收超聲導(dǎo)波信號(hào)；(2)將兩個(gè)面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，通過手柄14分別夾持在待檢測(cè)的絞線上，操作人員通過對(duì)手柄14施加握緊力，待檢測(cè)的絞線被包圍在多根檢測(cè)針2之間；與此同時(shí)，導(dǎo)向腔內(nèi)的彈性部件給檢測(cè)針2提供一個(gè)軸向下壓力矩，使檢測(cè)針2的內(nèi)端部緊密貼合被檢測(cè)絞線；(3)將儲(chǔ)存在耦合劑容器9內(nèi)的耦合劑，通過耦合劑添加開關(guān)13推送至耦合劑噴嘴11，耦合劑噴嘴11將耦合劑充盈至檢測(cè)針2與被檢測(cè)絞線的空隙內(nèi)；(4)開始檢測(cè)；檢測(cè)源信號(hào)由控制設(shè)備通過傳輸線15導(dǎo)入其中一個(gè)作為激勵(lì)超聲導(dǎo)波信號(hào)的面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置中，此時(shí)，壓電換能器3作為聲電換能器激勵(lì)超聲波，超聲導(dǎo)波信號(hào)通過檢測(cè)針2傳給待檢測(cè)的絞線檢測(cè)工件，以產(chǎn)生帶有損傷信息的檢測(cè)結(jié)果信號(hào)；此時(shí)，另外一個(gè)作為接收超聲導(dǎo)波信號(hào)的面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，將該帶有損傷信息的檢測(cè)結(jié)果信號(hào)通過檢測(cè)針2的傳播經(jīng)壓電換能器3重新轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并通過傳輸線15傳回控制設(shè)備；完成一次檢測(cè)流程。本專利技術(shù)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：本專利技術(shù)包括針狀檢測(cè)單元和一個(gè)耦合劑添加裝置；耦合劑添加裝置將耦合劑充盈至針狀檢測(cè)單與被檢測(cè)絞線之間；這種結(jié)構(gòu)技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，解決了現(xiàn)今對(duì)大量現(xiàn)役金屬絞線等圓柱形物件采用超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)時(shí)，由于缺乏有效的專用傳感器而需要采用雙組分膠粘劑將PZT壓電陶瓷粘結(jié)而造成的檢測(cè)效率低下的問題，從而實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)金屬絞線等圓柱形被檢測(cè)件，大幅度提高檢測(cè)效率。本專利技術(shù)在導(dǎo)向腔內(nèi)設(shè)有一用于給檢測(cè)針提供一個(gè)軸向下壓力矩的彈性部件，當(dāng)夾持部夾持在被檢測(cè)絞線上時(shí)，使檢測(cè)針的內(nèi)端部緊密貼合被檢測(cè)絞線。檢測(cè)針的數(shù)量與被檢測(cè)絞線最外層線芯股數(shù)相同，可以根據(jù)絞線最外層線芯股數(shù)來改變檢測(cè)裝置的檢測(cè)單元數(shù)量，使檢測(cè)裝置更具有多用途性；檢測(cè)針的內(nèi)端部與被檢測(cè)絞線的結(jié)合面形狀相應(yīng)，如圓弧形凹面本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，包括兩個(gè)半圓形基體構(gòu)成的夾持部(1)和分布在夾持部(1)上用于檢測(cè)絞線結(jié)構(gòu)損傷的多個(gè)針狀檢測(cè)單元；其特征在于：所述針狀檢測(cè)單元包括呈放射狀分布在夾持部(1)上的多個(gè)檢測(cè)針機(jī)構(gòu)；該檢測(cè)針機(jī)構(gòu)包括檢測(cè)針(2)、壓電換能器(3)；在夾持部(1)的半圓形基體上開設(shè)有多個(gè)導(dǎo)向腔；所述檢測(cè)針(2)置于該導(dǎo)向腔內(nèi)，其內(nèi)端部伸出半圓形基體的內(nèi)側(cè)壁，外端部伸出半圓形基體的外部，壓電換能器(3)安裝在檢測(cè)針(2)的外端部上；在導(dǎo)向腔內(nèi)設(shè)有一用于給檢測(cè)針(2)提供一個(gè)軸向下壓力的彈性部件，當(dāng)夾持部(1)夾持在被檢測(cè)絞線上時(shí)，使檢測(cè)針(2)的內(nèi)端部緊密貼合被檢測(cè)絞線。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，包括兩個(gè)半圓形基
體構(gòu)成的夾持部(1)和分布在夾持部(1)上用于檢測(cè)絞線結(jié)構(gòu)損傷的多個(gè)
針狀檢測(cè)單元；其特征在于：
所述針狀檢測(cè)單元包括呈放射狀分布在夾持部(1)上的多個(gè)檢測(cè)針機(jī)構(gòu)；
該檢測(cè)針機(jī)構(gòu)包括檢測(cè)針(2)、壓電換能器(3)；在夾持部(1)的半圓形基
體上開設(shè)有多個(gè)導(dǎo)向腔；所述檢測(cè)針(2)置于該導(dǎo)向腔內(nèi)，其內(nèi)端部伸出半
圓形基體的內(nèi)側(cè)壁，外端部伸出半圓形基體的外部，壓電換能器(3)安裝
在檢測(cè)針(2)的外端部上；
在導(dǎo)向腔內(nèi)設(shè)有一用于給檢測(cè)針(2)提供一個(gè)軸向下壓力的彈性部件，
當(dāng)夾持部(1)夾持在被檢測(cè)絞線上時(shí)，使檢測(cè)針(2)的內(nèi)端部緊密貼合被
檢測(cè)絞線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其
特征在于：所述夾持部(1)的其中一個(gè)半圓形基體上設(shè)有一個(gè)將耦合劑充盈
至檢測(cè)針(2)與被檢測(cè)絞線之間的耦合劑添加裝置；所述檢測(cè)針(2)的內(nèi)
端部與被檢測(cè)絞線的結(jié)合面形狀相應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其
特征在于：所述耦合劑添加裝置包括耦合劑容器(9)、分布在兩個(gè)半圓形基
體兩側(cè)的多個(gè)耦合劑噴嘴(11)，各耦合劑噴嘴(11)通過分布在兩個(gè)半圓形
基體側(cè)壁的管路(14)連通耦合劑容器(9)；耦合劑噴嘴(11)向內(nèi)彎折，
噴射角度與檢測(cè)針(2)的軸線相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其
特征在于：所述兩個(gè)半圓形基體側(cè)壁上的管路(14)之間通過軟管(12)實(shí)
現(xiàn)互通；所述耦合劑容器(9)上設(shè)置有耦合劑添加開關(guān)(13)，當(dāng)推動(dòng)耦合
劑添加開關(guān)(13)時(shí)，耦合劑經(jīng)過管路(14)并從耦合劑噴嘴(11)噴出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其
特征在于：所述彈性部件是一個(gè)套設(shè)在檢測(cè)針(2)桿體上的彈簧4；該彈簧
4的一端與導(dǎo)向腔外側(cè)的限位板(5)的內(nèi)緣相抵，另一端與設(shè)在檢測(cè)針(2)
桿體上的凸沿(6)相抵，凸沿(6)的下端面與導(dǎo)向腔內(nèi)側(cè)凸緣之間設(shè)有隔
聲墊片(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述面向絞線結(jié)構(gòu)損傷針狀式超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其
特...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：洪曉斌，何永奎，周建熹，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東;44
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。