本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種集成超聲導(dǎo)波與聲脈沖技術(shù)的便攜式管路檢測(cè)儀，包括組合式探頭、儀器主機(jī)和數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備；其中探頭設(shè)有聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器；儀器主機(jī)包括信號(hào)源、功率放大模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)采集模塊；數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備由信號(hào)提取模塊、模態(tài)分離模塊、數(shù)據(jù)成像模塊組成；其中信號(hào)源用于激勵(lì)適合于導(dǎo)波檢測(cè)和聲脈沖檢測(cè)的窄頻帶脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大模塊進(jìn)行電壓和電流的放大，再激勵(lì)傳感器發(fā)生振動(dòng)；接收模塊將檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備。該檢測(cè)儀能夠解決現(xiàn)有在役管、非裸露管線上的缺陷難以定量、定位及檢測(cè)量大等一系列難題。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于管道無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，特別提供一種將超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)和聲脈沖檢測(cè)技術(shù)集為一體的便攜式檢測(cè)儀，該設(shè)備可廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力等行業(yè)的管線安全運(yùn)行的評(píng)估與診斷，減少管道開(kāi)裂導(dǎo)致非計(jì)劃性停機(jī)而造成的經(jīng)濟(jì)損失。
技術(shù)介紹
管道在石油、化工、電力等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。由于在制造、安裝、服役等過(guò)程中，管道會(huì)產(chǎn)生各種各樣的缺陷，為管道運(yùn)輸系統(tǒng)帶來(lái)了安全隱患，管道頻繁泄漏，導(dǎo)致非計(jì)劃停產(chǎn)，不僅造成企業(yè)巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至威脅現(xiàn)場(chǎng)工作人員的生命安全。因此能夠快速有效地對(duì)服役管道進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)備受人們關(guān)注。目前對(duì)管道常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法是利用超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)效率高；一次性檢測(cè)覆蓋范圍大(一般金屬管道中的導(dǎo)波可傳播幾十米甚至上百米)；檢測(cè)速度快和100％的檢驗(yàn)；對(duì)腐蝕型缺陷靈敏度較高；不受管子材料影響。但導(dǎo)波對(duì)于管內(nèi)堵塞型缺陷與穿孔型缺陷檢測(cè)靈敏度比較低。另外，導(dǎo)波技術(shù)直接應(yīng)用于熱交換器管檢測(cè)仍存在一些問(wèn)題，例如，它無(wú)法區(qū)分管的外壁缺陷和內(nèi)部缺陷，無(wú)法檢測(cè)堵管與管板附近存在的盲區(qū)。而聲脈沖檢測(cè)技術(shù)對(duì)于管內(nèi)堵塞型缺陷與穿孔型缺陷檢測(cè)靈敏度比較高，它同樣具有導(dǎo)波檢測(cè)距離長(zhǎng)及檢測(cè)覆蓋范圍大、檢測(cè)速度快、不受管子材 料影響等優(yōu)點(diǎn)，它能彌補(bǔ)超聲導(dǎo)波存在的不足。因此本技術(shù)提供一種在超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上融合聲脈沖檢測(cè)技術(shù)的便攜式管路檢測(cè)儀。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提供一種在超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上融合聲脈沖檢測(cè)技術(shù)的便攜式管路檢測(cè)儀，以解決現(xiàn)有在役管、非裸露管線上的缺陷難以定量、定位及檢測(cè)量大等一系列難題，克服了超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)存在的檢測(cè)難點(diǎn)問(wèn)題，提升檢測(cè)設(shè)備的性能，并使其應(yīng)用范圍更廣，減少誤判率，提高檢測(cè)靈敏度，具有檢測(cè)速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確性高、方便操作、抗干擾性能強(qiáng)、成本低和快速檢測(cè)腐蝕、堵塞及漏泄，可做出預(yù)報(bào)警等優(yōu)點(diǎn)，尤為適合多管束快速測(cè)量，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、鋼廠等領(lǐng)域的熱交換器管道快速檢測(cè)。本技術(shù)具體提供了一種集成超聲導(dǎo)波與聲脈沖技術(shù)的便攜式管路檢測(cè)儀，其特征在于：所述檢測(cè)儀包括組合式探頭、儀器主機(jī)和數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備；所述組合式探頭設(shè)有聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器，使用時(shí)，將探頭插入被測(cè)管內(nèi)，聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器在管內(nèi)同時(shí)激勵(lì)聲波和超聲導(dǎo)波，并同時(shí)接收帶有管路缺陷信息的回報(bào)信號(hào)；所述儀器主機(jī)包括信號(hào)源、功率放大模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)采集模塊；所述數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備由信號(hào)提取模塊、模態(tài)分離模塊、數(shù)據(jù)成像模塊三部分組成；其中信號(hào)源用于激勵(lì)適合于導(dǎo)波檢測(cè)和聲脈沖檢測(cè)的窄頻帶的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大模塊進(jìn)行電壓和電流的放大，再激勵(lì)傳感器發(fā)生振動(dòng)； 接收模塊將被聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的工件上結(jié)構(gòu)體反射回的壓電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)字信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理及顯示?，F(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)各部分進(jìn)行說(shuō)明：1、探頭部分 本技術(shù)所述檢測(cè)儀的探頭部分采用由聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器全新組合的方式，使用時(shí)，將探頭內(nèi)插被檢管內(nèi)，導(dǎo)波和聲脈沖同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)構(gòu)如圖2所示。本技術(shù)所述組合式探頭設(shè)為槍型體，由揚(yáng)聲器1、接收器2、導(dǎo)波傳感器3、充氣口4、槍體5以及氣囊14組成；揚(yáng)聲器1與接收器2組成聲脈沖傳感器，其中揚(yáng)聲器1用來(lái)發(fā)生聲脈沖信號(hào)7，安裝于槍體5尾部，接收器2安裝于槍體5槍壁與槍柄交接處，用來(lái)接收聲脈沖信號(hào)7。其中揚(yáng)聲器1可采用高音喇叭，接收器2可采用麥克風(fēng)接收器。所述超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器包括導(dǎo)波傳感器3和環(huán)形氣囊14，其中導(dǎo)波傳感器3均勻固定在環(huán)形氣囊14上面，等間隔均勻排列；導(dǎo)波傳感器3與被測(cè)管6內(nèi)壁之間通過(guò)氣囊14的膨脹收縮來(lái)實(shí)現(xiàn)耦合，檢測(cè)時(shí)利用充氣泵通過(guò)氣囊14的充氣口4來(lái)給氣囊14充氣，使得固定在氣囊14上的導(dǎo)波傳感器3緊壓在被測(cè)管6內(nèi)壁上。導(dǎo)波傳感器3優(yōu)選4～16個(gè)，設(shè)置兩排，每排n/2個(gè)，等間隔均勻排列在環(huán)形氣囊14上面。導(dǎo)波傳感器3由一組并列等間隔的換能器陣列組成，換能器繞氣囊14外周向排布，換能器陣列數(shù)量取決于被測(cè)管徑大小和使用的波形，該方式可以使導(dǎo)波傳感器3(壓電傳感器)按一定模式排布，保證每個(gè)導(dǎo)波傳感器 3接觸力一致，使導(dǎo)波傳感器3按設(shè)定的模態(tài)發(fā)生振動(dòng)。由于被測(cè)管6內(nèi)徑可能較小，因而將聲脈沖傳感器布置在槍體5后面。在檢測(cè)之前，將探頭槍體5的槍頭17插進(jìn)被測(cè)管6內(nèi)，由儀器主機(jī)發(fā)出兩種信號(hào)源來(lái)分別激勵(lì)聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波傳感器。其中，如圖3所示聲脈沖傳感器(揚(yáng)聲器1)發(fā)出一串聲脈沖波7沿管道內(nèi)進(jìn)行傳播，當(dāng)遇到被測(cè)管6內(nèi)的腐蝕坑11、阻塞物10、穿透性缺陷8時(shí)，就會(huì)在缺陷處產(chǎn)生反射回波13，并由聲脈沖接收傳感器(接收器2)接收。如圖4所示，導(dǎo)波傳感器3發(fā)出導(dǎo)波15在管體內(nèi)傳播，當(dāng)遇到管內(nèi)穿透性缺陷8、內(nèi)壁的腐蝕坑11、外壁缺陷9及外壁裂紋12時(shí)，就會(huì)有一部分導(dǎo)波反射回來(lái)，形成帶有缺陷信息的超聲導(dǎo)波回波16，最后利用導(dǎo)波傳感器3來(lái)拾取超聲導(dǎo)波回波16信息。導(dǎo)波能快速提供結(jié)構(gòu)(被檢工件)大面積區(qū)域綜合的狀態(tài)信息。通過(guò)傳感器的激勵(lì)使得管道內(nèi)、外表面和中部質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，聲場(chǎng)遍及整個(gè)壁厚，因此管道的內(nèi)部缺陷和外部缺陷均可以被檢測(cè)。由于聲脈沖波與超聲導(dǎo)波的速度不一樣，在軟件上進(jìn)行區(qū)分，將采集到的信息單獨(dú)處理，再各自放大，經(jīng)選頻濾波處理后送到分析系統(tǒng)并顯示出波形。2、儀器主機(jī)部分儀器主機(jī)部分主要包括信號(hào)源、功率放大模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)采集模塊四部分，另附加充氣泵及其控制部分。信號(hào)源激勵(lì)適合于導(dǎo)波檢測(cè)和聲脈沖檢測(cè)的窄頻帶的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大模塊進(jìn)行電壓和電流的放大，再激勵(lì)傳感器發(fā)生振動(dòng)。接收模塊將被聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的工件上結(jié)構(gòu)體反射回的微弱壓電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)字信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理及顯示 設(shè)備(數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備可為便攜式電腦，可以通過(guò)USB傳輸線將數(shù)字信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備)，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理及顯示。充氣泵通過(guò)控制部分向氣囊14供氣。本技術(shù)儀器主機(jī)前面板可由五部分組成：顯示部分、通閉部分、探頭連接部分、開(kāi)關(guān)部分、出氣口。顯示部分包括電池電量顯示、開(kāi)關(guān)機(jī)指示燈及儀器工作指示燈。通閉部分由一個(gè)外置USB接口組成。出氣口與氣泵相連。3、數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備由信號(hào)提取模塊、模態(tài)分離模塊、數(shù)據(jù)成像模塊三部分組成；信號(hào)提取模塊用于在聲干擾和電干擾的混合信號(hào)中提取導(dǎo)波檢測(cè)信號(hào)，提高信噪比增加檢測(cè)的靈敏度。由于導(dǎo)波檢測(cè)的模態(tài)很多，各種結(jié)構(gòu)特征信號(hào)反射不同的模態(tài)(如缺陷和端頭會(huì)反射的模態(tài)不同)，需要模態(tài)分離模塊將模態(tài)進(jìn)行分離而得到想分析的模態(tài)，進(jìn)一步提高導(dǎo)波檢測(cè)的靈敏度。數(shù)據(jù)成像模塊用于將雙方向的檢測(cè)結(jié)果分為正反方向分別成像，并將檢測(cè)結(jié)果接收聚焦成像，以提高靈敏度。兩種檢測(cè)方法對(duì)于不同缺陷(如通孔、腐蝕等)反射回波的波形不同，根據(jù)波形信息自動(dòng)識(shí)別缺陷類型。本技術(shù)的有益效果為：超聲導(dǎo)波傳播距離長(zhǎng)而衰減很小，在一個(gè)位置固定脈沖回波陣列就可一次性對(duì)管壁進(jìn)行長(zhǎng)距離大范圍的快速檢測(cè)(100％覆蓋管道壁厚)，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單，不需要耦合劑。利用超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)能檢出管道內(nèi)外部腐蝕或 沖蝕、環(huán)向裂紋、焊縫錯(cuò)邊、焊接缺陷、疲勞裂紋本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種集成超聲導(dǎo)波與聲脈沖技術(shù)的便攜式管路檢測(cè)儀，其特征在于：所述檢測(cè)儀包括組合式探頭、儀器主機(jī)和數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備；所述組合式探頭設(shè)有聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器，使用時(shí)，將探頭插入被測(cè)管內(nèi)，聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器在管內(nèi)同時(shí)激勵(lì)聲波和超聲導(dǎo)波，并同時(shí)接收帶有管路缺陷信息的回報(bào)信號(hào)；所述儀器主機(jī)包括信號(hào)源、功率放大模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)采集模塊；所述數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備由信號(hào)提取模塊、模態(tài)分離模塊、數(shù)據(jù)成像模塊三部分組成；其中信號(hào)源用于激勵(lì)適合于導(dǎo)波檢測(cè)和聲脈沖檢測(cè)的窄頻帶的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大模塊進(jìn)行電壓和電流的放大，再激勵(lì)傳感器發(fā)生振動(dòng)；接收模塊將被聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的工件上結(jié)構(gòu)體反射回的壓電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)字信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理及顯示。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種集成超聲導(dǎo)波與聲脈沖技術(shù)的便攜式管路檢測(cè)儀，其特征在于：所述檢測(cè)儀包括組合式探頭、儀器主機(jī)和數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備；所述組合式探頭設(shè)有聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器，使用時(shí)，將探頭插入被測(cè)管內(nèi)，聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器在管內(nèi)同時(shí)激勵(lì)聲波和超聲導(dǎo)波，并同時(shí)接收帶有管路缺陷信息的回報(bào)信號(hào)；所述儀器主機(jī)包括信號(hào)源、功率放大模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)采集模塊；所述數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備由信號(hào)提取模塊、模態(tài)分離模塊、數(shù)據(jù)成像模塊三部分組成；其中信號(hào)源用于激勵(lì)適合于導(dǎo)波檢測(cè)和聲脈沖檢測(cè)的窄頻帶的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大模塊進(jìn)行電壓和電流的放大，再激勵(lì)傳感器發(fā)生振動(dòng)；接收模塊將被聲脈沖傳感器和超聲導(dǎo)波檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的工件上結(jié)構(gòu)體反射回的壓電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)字信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)備，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理及顯示。2.按照權(quán)利要求1所述集成超聲導(dǎo)波與聲脈沖技術(shù)的便攜式管路檢測(cè)儀，其特征在于：所述探頭設(shè)計(jì)為槍型體，聲脈沖傳感器由揚(yáng)聲器(1)與接收器(2)組成，其中揚(yáng)聲器(1)用來(lái)發(fā)生聲脈沖信號(hào)(7)，安裝于探頭槍體(5)尾部，接收器(2)安裝于槍體(5)槍壁與槍柄交接處，用來(lái)接收聲脈沖信號(hào)(7)。3.按照權(quán)利要求2所述集成超聲導(dǎo)波與聲脈沖技術(shù)的便攜式管路檢測(cè)儀，其特征在于：所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張雙楠，蔡桂喜，李建奎，張寶俊，羅云躍，于冰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院金屬研究所，
類型：新型
國(guó)別省市：遼寧;21
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