專利名稱：超聲導波復合式無損檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無損檢測技術領域，特別提供了一種能進行長距離或 大面積快速精確檢測結構中缺陷的復合式超聲導波無損檢測裝置。
背景技術：
在石油、化工等工業(yè)領域，各種管道和管線被大量應用。特別是在石 化工廠、輸油輸氣站場內，鋪設在地上和地下的各種管道，很可能由于管 內介質的腐蝕性或者是管外的腐蝕性環(huán)境，導致管壁內、外表面產生腐蝕 甚而釀成災難性事故或造成嚴重的環(huán)境污染。
因此，對管線進行定期檢測和有針對性的維護，是保證管道安全運行 的必要前提。但是，很多管道通常由于埋在地下，所以不能作目視檢驗，
也無法進行測厚；很多管道外層都含有用作防腐或保溫的包覆層，若用傳 統(tǒng)的檢測方法對其進行檢測，則必須開挖大量的土方甚至需要剝離管道外 的包覆層以便使管線暴露出來進行檢測。這些檢測方法費用很高，花費時 間也明顯較多；他們并不能很好的滿足實際應用的要求。
針對金屬管線等待測物的缺陷檢測問題，近來，國外研制開發(fā)了可以 對管道腐蝕情況進行長距離檢測的超聲導波檢測技術。此技術只需在管道 上局部開挖并去除局部包覆層以安置檢測傳感器，就可以檢測很長一段管 道上的缺陷。這種技術是通過用適當技術方法在管道內激勵出超聲導波，
5利用超聲導波在管道中遠距離傳播的特性，超聲導波在傳播過程中遇到缺 陷形成反射回波，拾取此回波缺陷信號即可判斷缺陷。
目前將超聲導波用做無損檢測在應用中主要有兩大類技術 一類是英 國帝國理工學院研發(fā)的壓電式導波檢測技術，另一類是美國西南研究院研 發(fā)的磁致伸縮式導波檢測技術。但是，壓電陶瓷式導波檢測在超聲導波激 發(fā)過程中存在激發(fā)效果不理想，超聲導波衰減很大，實際檢測距離相對較 短的技術缺陷；而磁致伸縮式導波檢測技術，對反射回波的檢測靈敏度較 低，應用效果也不夠理想。
人們渴望獲得一種技術效果更好的超聲導波無損檢測技術，其應該能 實現(xiàn)被檢結構(例如管線、鐵軌、鋼板)的長距離或大面積快速精確檢測， 同時保障檢測的高靈敏度和對檢測結果進行后續(xù)處理的可能性，為技術的 進一步應用和發(fā)展提供現(xiàn)實的可能性。

實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種技術效果更佳的超聲導波復合式無損檢 測方法及其裝置。其能實現(xiàn)被檢結構(例如管線、鐵軌、鋼板)的長距離 或大面積快速精確檢測，保障檢測的高靈敏度。
本實用新型提供了一種超聲導波復合式無損檢測裝置，其特征在于 所述超聲導波復合式無損檢測裝置中用于激勵超聲導波的具體為電磁激勵 裝置101;所述超聲導波復合式無損檢測裝置中用于接收反射回波902的裝 置具體為壓電元器件；
所述電磁激勵裝置101具體為磁致伸縮激勵裝置或者電磁超聲激勵裝置或使用此兩者復合的激勵裝置；電磁激勵裝置101具體使用單個電磁激 勵單元或者有限個電磁激勵單元的組合；當選用有限個電磁激勵單元的組 合時，這有限個電磁激勵單元的組合成陣列形式，在計算機等控制方式的 控制下進行同時或相控陣激勵。如果使用相控陣激勵，則可以達到動態(tài)聚 焦的效果，可使導波傳播更遠，檢測靈敏度更高；
所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，所使用的用于激勵產生發(fā)射導 波901的零部件與用于接收反射回波902的壓電裝置二者之間為分別獨立 布置的分體關系或者二者固定在一起成為一個整體。
在本實用新型所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，用于接收反射回 波902的接收裝置4具體是壓電傳感接收陣列7，所述壓電傳感接收陣列7 中包含有以下三類壓電傳感器中的至少一類厚度振動模壓電陶瓷401，長 度振動模壓電陶瓷402，將厚度振動模壓電陶瓷401與長度振動模壓電陶瓷 402組裝在一起構成的復合接收單元。復合接收單元不但可以檢測缺陷信 號，還有利于識別導波模態(tài)和對缺陷進行特征識別和定量，以便于使得檢 測結果能夠定性和定量，更為精準且便于實際應用。
本實用新型所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，所使用的壓電傳感 接收陣列7中共包含有至少1個壓電接收單元(優(yōu)選范圍是10 512個)；
按照使用方法的不同，所述的壓電傳感接收陣列7具體為以下三類傳 感器陣列其中之一或其組合檢測長度方向振動的長度模壓電傳感接收陣 列601，檢測橫向振動的長度模壓電傳感接收陣列602,檢測厚度方向振動的厚度模壓電傳感接收陣列603。
在本實用新型所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，包含有至少兩個 用來檢測反射回波902的接收裝置4;
各個接收裝置4 (即壓電傳感接收陣列7)與用于激勵產生超聲導波的 發(fā)射源之間的距離或/和方向不同，利用各個接收裝置4所檢測到的反射 回波902到達的各個接收裝置4的時間的不同，判定反射回波902所來自 的具體方向亦即缺陷5所處的大致方位。
所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，激勵產生超聲導波的裝置是能 產生出具有如下特征的超聲導波的以下幾種裝置之一或其組合縱向/縱模 超聲導波、周向/扭模超聲導波。
所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，具體使用磁致伸縮激勵超聲導 波的方式；檢測之前在被檢測構件上首先固定(例如粘接) 一層超磁致伸 縮材料(例如稀土 Tb-Dy-鐵等)，這樣可以激勵出強度更大的超聲導波， 使得傳播距離更遠；獲得更好的技術效果。
所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，電磁激勵裝置101具體為電磁超 聲(EMAT)激勵產生超聲導波的裝置，其工作方式的原理舉例參見圖3，具 體是用永久磁鐵、電磁鐵或直流線圈在工件內產生平行于待測物表面的恒 定磁場，激勵線圈是置于工件平面上的柵格形線圈，當線圈中通過交流電 信號時，被檢構件中感生出渦流，在恒定磁場作用下產生洛侖茲力，使構 件發(fā)生振動，從而激勵出超聲導波。管道超聲導波檢測技術是在管道適當可接近位置安裝一個檢測探頭 環(huán)，導波儀器瞬時激發(fā)該探頭環(huán)在管道上激勵出超聲導波，導波在管道上 傳播時如果遇到缺陷則會有反射波傳回該探頭環(huán)，探頭環(huán)將波動轉換為電 信號，拾取該信號送給導波儀器放大處理并將缺陷信息(信號強度、位置) 顯示出來，附

圖1是導波檢測示意圖。所述的檢測探頭環(huán)1上既設置有用
于激勵產生超聲導波的電磁激勵裝置101，還應設置有用于接收反射回波 902的接收裝置4。
電磁超聲(EMAT)激勵超聲導波的其中一種工作方式的原理如圖3，是 用永久磁鐵、電磁鐵或直流線圈在工件內產生平行于表面的恒定磁場，激 勵線圈是置于工件平面上的柵格形線圈，當線圈中通過交流電信號時，被 檢構件中感生出渦流，在恒定磁場作用下產生洛侖茲力，使構件發(fā)生振動， 從而激勵出超聲導波。
當激勵產生出的超聲導波在構件中傳播遇到缺陷時，會有一部分波被 反射回來，本實用新型是采用壓電傳感接收陣列7接收反射回波902，反射 回來的導波被壓電傳感接收陣列7接收，引起壓電傳感接收陣列7中的各壓 電陶瓷片產生電信號，經過信號放大電路和分析軟件處理，就可以對構件 中的缺陷進行定量評定。
在導波檢測時，需要使用縱?；?和扭模導波，其缺陷反射波的振動方 向主要沿工件的長度方向、橫向(周向)和厚度(徑向)方向，因此在管 圓周上規(guī)則排布壓電傳感接收陣列7以接收反射回波902，根據(jù)反射導波的不同振動模態(tài)，選擇不同的壓電傳感器接收。對長度方向和橫向振動則用
長度模壓電陶瓷401接收，對厚度方向振動用厚度模壓電陶瓷402接收，對 組合振動則同時用前兩種壓電陶瓷(也可以是兩種陶瓷作為主要構成部分 的壓電傳感器)接收。如圖4所示。
本實用新型所述超聲導波復合式無損檢測裝置依據(jù)與其密切相關的超 聲導波復合式無損檢測方法而設計，下面我們對超聲導波復合式無損檢測 方法也作一介紹
超聲導波復合式無損檢測方法利用超聲導波在被檢測物中傳播，通過 檢測反射回波902的方式進行待測物的檢測；其特征在于超聲導波復合 式無損檢測方法所使用的用于激勵產生超聲導波的方法為電磁激勵方式； 其接收反射回波902的方式具體為使用壓電元器件進行檢測的方式。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，所述用于激勵產生超聲導波的 電磁激勵方式具體是以下幾種之一磁致伸縮激勵，電磁超聲(EMAT)激 勵，磁致伸縮激勵與電磁超聲激勵這兩者的復合激勵；
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，所使用的用于激勵超聲導波的 零部件與用于接收反射回波902的壓電裝置二者之間為分別獨立布置的分 體關系或者是兩類裝置固定在一起成為一個整體(例如形成圖1所示的檢 測探頭環(huán)l)的關系。我們利用電磁激勵產生的超聲導波質量較高的特性， 避免了使用電磁檢測裝置檢測靈敏度不高的缺點；同時利用壓電裝置檢測 振動靈敏度高的特性，避免了壓電裝置激勵產生超聲導波的能力相對較差的缺點；將此兩種特性結合起來就可以獲得更好的技術效果。
所述的電磁激勵方式具體可以使用單個電磁激勵單元或者有限個電磁 激勵單元的組合；當選用有限個電磁激勵單元的組合時，這有限個電磁激 勵單元的組合可以制作成陣列形式，在計算機等控制器的控制下進行同時 或相控陣激勵。如果使用的是相控陣激勵，則可以達到動態(tài)聚焦的效果， 可使導波傳播更遠，檢測靈敏度更高。
在所述超聲導波復合式無損檢測方法中，用于接收反射回波902的壓 電元器件是壓電傳感接收陣列7，所述壓電傳感接收陣列7中包含有以下三 類壓電傳感器中的至少一類厚度振動模壓電陶瓷401，長度振動模壓電陶 瓷402，將厚度振動模壓電陶瓷401與長度振動模壓電陶瓷402組裝在一起 構成的復合接收單元(復合接收單元不但可以檢測缺陷信號，還有利于識 別導波模態(tài)和對缺陷進行特征識別和定量)。
所述超聲導波復合式無損檢測方法采用壓電傳感接收陣列7接收待檢 測物上缺陷處的反射回波902，可以經過信號放大電路和分析軟件處理，并 最終得到詳細的缺陷信息，這是一種新的復合式超聲導波檢測技術。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，所使用的壓電傳感接收陣列7 中共包含有1 512個壓電接收單元；
按照使用時的具體方法的不同，所述的壓電傳感接收陣列7具體為以 下三類傳感器陣列其中之一或其任意一種組合檢測長度方向振動的長度 模壓電傳感接收陣列601，檢測橫向振動的長度模壓電傳感接收陣列602，檢測厚度方向振動的厚度模壓電傳感接收陣列603。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，用來檢測反射回波902信號的 接收裝置至少有兩個；
各個接收裝置4 (即壓電傳感接收陣列7)與用于激勵產生超聲導波的 發(fā)射源之間的距離或/和方向不同，利用各個接收裝置4所檢測到的反射 回波902到達的各個接收裝置4的時間的不同，判定反射回波902所來自 的具體方向亦即缺陷5所處的大致方位。
所述超聲導波復合式無損檢測方法尤其適用于檢測細長的金屬件，例 如鐵軌、石油或石油氣輸氣管線等；當然也適用于檢測薄壁板型件。
如果檢測的是細長的金屬件，使用兩個接收陣列；則可以采取將兩個 接收陣列分別布置在超聲導波激勵發(fā)射源的兩側；當然也可以將兩個接收 放置4布置在超聲導波激勵發(fā)射源的同一側，但是這二者與超聲導波激勵 發(fā)射源亦即電磁激勵裝置101之間的距離應該不同，以便獲得時間差作為 缺陷所在方位判定的重要依據(jù)。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，激勵產生的超聲導波具體為以 下幾種之一或其組合縱向/縱模超聲導波、周向/扭模超聲導波。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，當使用磁致伸縮激勵超聲導波 的方式時，檢測之前在被檢測構件上固定(例如粘接)有一層超磁致伸 縮材料(例如稀土Tb-Dy-鐵等)，這樣可以激勵出強度更大的超聲導波， 傳播距離更遠，以便于獲得更好的技術效果。復合式超聲導波檢測方法，即利用電磁激勵方式激勵超聲導波，這樣， 可以實現(xiàn)大功率激發(fā)，導波的振動位移大(電磁激勵比壓電材料激勵的應 變要高3 20倍)，傳播距離遠；利用壓電陶瓷接收靈敏度高的優(yōu)點(可識別 O.Olpm的微小變化，而電磁接收傳感器則檢測不出這種微小變化)，采用壓 電傳感接收陣列7接收反射回波902。這樣既提高了檢測距離，又提高了檢 測的靈敏度。還通過將不同的振動模壓電陶瓷組合成的陣列，有利于分辨 導波模態(tài)和對缺陷進行特征識別和定量。
本實用新型的優(yōu)點本實用新型是在現(xiàn)有技術背景下提出的一種新的 復合式超聲導波檢測方法，并同時設計了相應的裝置。本實用新型能在現(xiàn) 有管線對超聲導波有衰減作用的條件下，實現(xiàn)更遠距離和更高靈敏度的缺 陷檢測。此技術可以應用到檢測通常的管材、鋼軌、異型管/桿、鋼絲繩 以及儲油罐罐底等構件的無損檢測中。其將兩大類技術的優(yōu)點創(chuàng)造性的結 合起來，具有明顯更好的技術效果。其具有可預見的巨大的經濟價值和社 會價值。
以下結合附圖及實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明 圖1為超聲導波在待測的管材中傳播迸行檢測的原理示意圖；當發(fā)射 導波901在被檢測物中傳播時，如果遇到缺陷5，就會有反射回波902從缺 陷5處反射回來，我們可以利用對反射回波902敏感的檢測裝置將其檢測 出來；圖1中，檢測探頭環(huán)1上設置有用于激勵產生超聲導波的電磁激勵裝置101和/或用于接收反射回波902的接收裝置4即壓電元器件；
圖2為磁致伸縮超聲導波檢測原理示意圖；其與本實用新型所要求保護
的技術有區(qū)別，其所使用的接收器件如圖所示為接收線圈404;工作過程說 明激勵信號801通過發(fā)射線圈302產生發(fā)射導波901，檢測信號802是通過 做為接收裝置的接收線圈404檢測得到的，其可以進行后續(xù)處理；
圖3為電磁超聲(EMAT)激勵超聲導波示意圖；圖中的B為磁致伸縮激 勵產生超聲導波時的基礎磁場，其恒定不變；我們通過在此基礎磁場上再 施加可控的交變磁場來實現(xiàn)工作；
圖4為壓電傳感接收陣列7的布置使用的原理示意圖；壓電接收單元包 括有兩類元件厚度振動模壓電陶瓷401、長度振動模壓電陶瓷402，這兩
類元件共有三種用法檢測長度方向振動、檢測橫向振動、檢測厚度方向 振動；
圖5為磁致伸縮激勵/壓電傳感接收陣列7復合式超聲導波檢測的示意 圖；當利用磁致伸縮激勵產生超聲導波，用壓電傳感接收陣列7檢測反射 回波902時，檢測得到的檢測信號802可以進行如圖5所示的后續(xù)處理 信號放大處理一一顯示等；
圖6為電磁超聲(EMAT)激勵/壓電傳感接收陣列7接收的復合式超聲 導波檢測的示意圖；圖6與圖5的含義不同之處在于圖6是利用電磁超聲激 勵產生超聲導波的。
具體實施方式
附圖中的各數(shù)字標號的含義如下檢測探頭環(huán)l、電磁激勵裝置101、管道2、激勵產生超聲導波的發(fā)射 源3、偏置磁鐵301、發(fā)射線圈302、接收裝置4、厚度振動模壓電陶瓷401、 長度振動模壓電陶瓷402、接收線圈404、缺陷5;壓電傳感接收陣列7、 檢測長度方向振動的長度模壓電傳感接收陣列601、檢測橫向振動的長度模 壓電傳感接收陣列602、檢測厚度方向振動的厚度模壓電傳感接收陣列603;
發(fā)射導波901 (指的是主動向外發(fā)射的超聲導波)、反射回波902 (當 發(fā)射導波901在被檢測物中傳播時，如果遇到缺陷5，就會有反射回波902 從缺陷5處反射回到設置在電磁激勵裝置附近的接收裝置處以便將其檢測 出來)、激勵信號801 (由用于激勵產生超聲導波的電磁激勵裝置發(fā)出)、檢 測信號802(由用于接收反射回波902的接收裝置亦即壓電元器件檢測得到， 可以進行后續(xù)處理)。
實施例1超聲導波復合式無損檢測裝置(參照圖1 6) 超聲導波復合式無損檢測裝置依據(jù)超聲導波復合式無損檢測方法設 計，其利用超聲導波在被檢測物中傳播，通過檢測反射回波902的方式進 行待測物的檢測；關于超聲導波復合式無損檢測方法，其需要強調之處是 其所使用的用于激勵產生超聲導波的方法為電磁激勵方式；所述用于 激勵超聲導波的電磁激勵方式具體是磁致伸縮激勵與電磁超聲激勵這兩者 的復合激勵；其接收反射回波902的方式具體為使用壓電裝置進行檢測的 方式。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，所使用的用于激勵超聲導波的 零部件與用于接收反射回波902的壓電裝置二者之間為分別獨立布置的分體關系(如圖6所示)。我們利用電磁激勵裝置101產生的超聲導波質量較 高，同時利用壓電裝置檢測振動靈敏度高的特性；將此兩種特性結合起來 就可以獲得更好的技術效果。
所述的電磁激勵方式具體可以使用單個電磁激勵單元或者有限個電磁
激勵單元的組合；當選用有限個電磁激勵單元的組合時，這有限個電磁激 勵單元的組合可以制作成陣列形式，在計算機等控制器的控制下進行同時 或相控陣激勵。如果是相控陣激勵，則可以達到動態(tài)聚焦的效果，可使導 波傳播更遠，檢測靈敏度更高。
在所述超聲導波復合式無損檢測方法中，用于接收反射回波902的壓 電元器件是壓電傳感接收陣列7，所述壓電傳感接收陣列7中包含有以下三 類壓電傳感器厚度振動模壓電陶瓷401，長度振動模壓電陶瓷402，將厚 度振動模壓電陶瓷與長度振動模壓電陶瓷組裝在一起構成的復合接收單 元。復合接收單元不但可以檢測缺陷信號，還有利于識別導波模態(tài)和對缺 陷進行特征識別和定量。
我們采用壓電傳感接收陣列7接收待檢測物上缺陷處的反射回波902， 可以經過信號放大電路和分析軟件處理，并最終得到詳細的缺陷信息，這 是一種新的復合式超聲導波檢測技術。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，所使用的每個壓電傳感接收陣 列7中共包含有大約50個壓電接收單元；這些壓電接收單元具體布置為有 規(guī)律的環(huán)狀或者平行的多個環(huán)狀的組合，甚而可以將其做成檢測探頭環(huán)1以方便應用。
所述的壓電傳感接收陣列7具體構成為以下三類傳感器陣列的某種組
合檢測長度方向振動的長度模壓電傳感接收陣列601，檢測橫向振動的長
度模壓電傳感接收陣列602，檢測厚度方向振動的厚度模壓電傳感接收陣列 603。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，用來檢測反射回波902信號的 接收裝置4有兩個；
各個接收裝置與用于激勵產生超聲導波的發(fā)射源之間的距離或/和方 向不同，利用各個接收裝置4所檢測到的反射回波卯2到達各個接收裝置4 的時間的不同，判定反射回波902信號所來自的具體方向，進而就可確定 缺陷5存在的方向和大概位置。
所述超聲導波復合式無損檢測方法適用于檢測細長的金屬件，例如鐵 軌、石油或天然氣輸油輸氣管線等；當然也適用于檢測薄壁板型件。
如果檢測的是細長的金屬件，使用兩個接收陣列；則可以采取將兩個 接收陣列分別布置在超聲導波激勵發(fā)射源的兩側；當然也可以將兩個接收 陣列放置在超聲導波激勵發(fā)射源的同一側，但是這二者與超聲導波激勵發(fā) 射源的距離不同。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，激勵產生的超聲導波具體為以 下幾種之一或其組合縱向/縱模超聲導波、周向/扭模超聲導波。
所述超聲導波復合式無損檢測方法中，具體使用磁致伸縮激勵超聲導波的方式，在被檢測構件上固定(例如粘接)有一層超磁致伸縮材料(例 如稀土 Tb-Dy-鐵等)，這樣可以激勵出強度更大的超聲導波，傳播距離 更遠。
所述復合式超聲導波檢測方法，即利用電磁激勵方式激勵超聲導波， 這樣，可以實現(xiàn)大功率激發(fā)，導波的振動位移大(電磁激勵比壓電材料激 勵的應變要高3 20倍)，傳播距離遠；利用壓電陶瓷接收靈敏度高的優(yōu)點(可 識別0.01pm的微小變化，而電磁接收傳感器則檢測不出這種微小變化)，采 用壓電傳感接收陣列7接收反射回波902。這樣既提高了檢測距離，又提高 了檢測的靈敏度。還通過將不同的振動模壓電陶瓷組合成的陣列，有利于 分辨導波模態(tài)和對缺陷進行特征識別和定量。
本實施例要求保護的主要內容是如上所述超聲導波復合式無損檢測方 法中使用的裝置，所述超聲導波復合式無損檢測裝置中用于激勵超聲導波 的具體為電磁激勵裝置101;所述超聲導波復合式無損檢測裝置中的電磁激 勵裝置101具體為磁致伸縮激勵裝置和電磁超聲激勵裝置這兩者復合的激 勵裝置；所述超聲導波復合式無損檢測裝置中用于接收反射回波902的接 收裝置4具體為壓電檢測裝置。
所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，所使用的用于激勵超聲導波的 具體零部件與用于接收反射回波902的壓電裝置二者之間為分別獨立布置 的分體關系。
電磁激勵方式具體為有限個電磁激勵單元的組合；這有限個電磁激勵 單元的組合可以制作成陣列形式，在計算機等控制方式的控制下進行同時或相控陣激勵。
在本實施例所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，用于接收反射回波
902的壓電裝置具體是壓電傳感接收陣列7，所述壓電傳感接收陣列7中包 含有以下三類壓電傳感器中的至少一類厚度振動模壓電陶瓷，長度振動 模壓電陶瓷，將厚度振動模壓電陶瓷與長度振動模壓電陶瓷組裝在一起構 成的復合接收單元。
本實施例所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，所使用的每一個壓電 傳感接收陣列7中共包含有50個壓電接收單元；
所述的壓電傳感接收陣列7具體構成為以下三類傳感器陣列其中之一 或其任意一種組合檢測長度方向振動的長度模壓電傳感接收陣列601，檢 測橫向振動的長度模壓電傳感接收陣列602，檢測厚度方向振動的厚度模壓 電傳感接收陣列603;
所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，包含有兩個用來檢測反射回波 902信號的接收裝置4;
各個接收裝置4與用于激勵產生超聲導波的發(fā)射源之間的距離或/和 方向不同，利用各個接收裝置4所檢測到的反射回波902到達的各個接收 裝置4的時間的不同，判定反射回波902信號所來自的具體方向。
所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，激勵產生的超聲導波具體為以 下幾種之一或其組合縱向/縱模超聲導波、周向/扭模超聲導波。
所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，因為使用了磁致伸縮激勵與電磁超聲激勵復合激勵產生超聲導波的方式，所以為了使磁致伸縮激勵產生 導波的效果更好，我們在被檢測構件上固定(例如粘接)有一層超磁致伸
縮材料(例如稀土 Tb-Dy-鐵等)，這樣可以激勵出強度更大的超聲導波， 使得傳播距離更遠。
實施例2
本實施例與實施例1內容基本相同，其不同之處主要在于
1) 所述用于激勵超聲導波的電磁激勵裝置101的工作方式具體是以下 兩種之一磁致伸縮激勵防蝕，電磁超聲(EMAT)激勵方式；
2) 所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，所使用的用于激勵超聲導波 的零部件與用于接收反射回波902的壓電裝置二者之間為二者固定在一起 成為一個整體，該整體被稱為檢測探頭環(huán)l。我們利用電磁激勵產生的超聲 導波質量較高，同時利用壓電裝置檢測振動靈敏度高的特性；將此兩種特 性結合起來就可以獲得更好的技術效果。
3) 所述的電磁激勵裝置101具體可以使用單個電磁激勵單元或者有限 個電磁激勵單元的組合。
4) 所述壓電傳感接收陣列7中包含有以下三類壓電傳感器中的至少一 類厚度振動模壓電陶瓷401，長度振動模壓電陶瓷401，將厚度振動模壓 電陶瓷與長度振動模壓電陶瓷組裝在一起構成的復合接收單元。
5) 所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，所使用的壓電傳感接收陣列 7中共包含有1 512個壓電接收單元；這些壓電接收單元可以作成各種具 體的陣列形式以便于更好的接收反射回波902信號。所述的壓電傳感接收陣列7具體構成為以下三類傳感器陣列其中之一
或其任意一種組合檢測長度方向振動的長度模壓電傳感接收陣列601，檢
測橫向振動的長度模壓電傳感接收陣列602，檢測厚度方向振動的厚度模壓 電傳感接收陣列603。
6)所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，用來檢測反射回波902信號 的接收裝置4為大約12個，其中所使用的壓電傳感接收陣列7具體包含有 以下三類之一或其組合檢測長度方向振動的長度模壓電傳感接收陣列 601，檢測橫向振動的長度模壓電傳感接收陣列602，檢測厚度方向振動的 厚度模壓電傳感接收陣列603;上述的同一類壓電傳感接收陣列7都以環(huán)形 或直線型或正多邊形的形式布置在一個平面上，被檢測構件為板型件。
為了適合檢測板型件，在工作原理基本一致的前提下，某些裝置會根 據(jù)情況適當變形，相關內容在此不再贅述。
實施例3
本實施例與實施例1內容基本相同，其不同之處主要在于
1) 所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，所使用的壓電傳感接收陣列 7中共包含有512個壓電接收單元；這些壓電接收單元可以作成各種具體的 陣列形式以便于更好的接收反射回波902信號。
2) 被檢測構件為大直徑輸油輸氣管線。
實施例4
本實施例與實施例1內容基本相同，其不同之處主要在于1) 所述超聲導波復合式無損檢測方法中，所使用的壓電傳感接收陣列 7中共包含有1個壓電接收單元；這個壓電接收單元布置在最有可能傳來反
射回波902的通路上，以便于更好的接收反射回波902信號。
2) 被檢測構件為油罐壁或底部的板材。
2權利要求1、超聲導波復合式無損檢測裝置，其利用超聲導波在被檢測物中傳播，通過檢測反射回波的方式進行對待測物的檢測；其特征在于所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，用于激勵超聲導波的具體為電磁激勵裝置(101)；所述超聲導波復合式無損檢測裝置中用于接收反射回波的接收裝置(4)具體為壓電元器件。
2、 按照權利要求1所述超聲導波復合式無損檢測裝置，其特征在于 所述電磁激勵裝置(101)具體為磁致伸縮激勵裝置或者電磁超聲激勵裝置或使用此兩者復合的激勵裝置；電磁激勵裝置(101)具體使用單個電 磁激勵單元或者有限個電磁激勵單元的組合；
3、 按照權利要求2所述超聲導波復合式無損檢測裝置，其特征在于 所述每個電磁激勵裝置(101)中包含有至少1個電磁激勵單元；當選用有限個電磁激勵單元的組合時，這有限個電磁激勵單元的組合成陣列形 式，進行同時或相控陣激勵。
4、 按照權利要求3所述超聲導波復合式無損檢測裝置，其特征在于所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，所使用的用于激勵產生發(fā)射導波 (901)的零部件與用于接收反射回波(902)的壓電裝置二者之間為分別 獨立布置的分體關系或者二者固定在一起成為 一個整體。
5、 按照權利要求4所述超聲導波復合式無損檢測裝置，其特征在于在所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，用于接收反射回波的接收裝 置(4)具體是壓電傳感接收陣列(7)，所述壓電傳感器陣列(7)中包含 有以下三類壓電傳感器中的至少一類厚度振動模壓電陶瓷(401)，長度振動模壓電陶瓷(402)，將厚度振動模壓電陶瓷(401)與長度振動模壓電 陶瓷(402)組裝在一起構成的復合接收單元；
6、 按照權利要求5所述超聲導波復合式無損檢測裝置，其特征在于 所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，所使用的壓電傳感接收陣列(7)中共包含有至少1個壓電接收單元；所述的壓電傳感器陣列(7)具體為以下三類傳感器陣列其中之一或其 組合檢測長度方向振動的長度模壓電傳感器陣列(601)，檢測橫向振動 的長度模壓電傳感器陣列(602),檢測厚度方向振動的厚度模壓電傳感器 陣列(603)。
7、 按照權利要求1 6其中之一所述超聲導波復合式無損檢測裝置， 其特征在于所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，包含有至少兩個用來檢測反射 回波(902)的接收裝置(4);各個接收裝置(4)與用于激勵產生超聲導波的發(fā)射源之間的距離或/ 和方向不同，利用各個接收裝置(4)所檢測到的反射回波到達的各個接收 裝置(4)的時間的不同，判定反射回波(902)所來自的具體方向亦即缺 陷(5)所處的大致方位。
8、 按照權利要求7所述超聲導波復合式無損檢測裝置，其特征在于-所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，激勵產生超聲導波的裝置是能產生 出具有如下特征的超聲導波的以下幾種裝置之一或其組合縱向/縱模超聲 導波、周向/扭模超聲導波。
9、 按照權利要求7所述超聲導波復合式無損檢測裝置，其特征在于-所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，具體使用磁致伸縮激勵超聲導波的 方式；檢測之前在被檢測構件上首先固定一層超磁致伸縮材料。
10、按照權利要求7所述超聲導波復合式無損檢測裝置，其特征在于 所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，電磁激勵裝置(101)具體為電磁超 聲(EMAT)激勵產生超聲導波的裝置，具體是用永久磁鐵、電磁鐵或直流 線圈在工件內產生平行于待測物表面的恒定磁場，激勵線圈是置于工件平 面上的柵格形線圈。
專利摘要超聲導波復合式無損檢測裝置，其利用超聲導波在被檢測物中傳播，通過檢測反射回波的方式進行對待測物的檢測；其特征在于所述超聲導波復合式無損檢測裝置中，用于激勵超聲導波的具體為電磁激勵裝置(101)；所述超聲導波復合式無損檢測裝置中用于接收反射回波的接收裝置(4)具體為壓電元器件。本實用新型能在現(xiàn)有管線對超聲導波有衰減作用的條件下，實現(xiàn)更遠距離和更高靈敏度的缺陷檢測。此技術可以應用到檢測通常的管材、鋼軌、異型管/桿、鋼絲繩以及儲油罐罐底等構件的無損檢測中。其將兩大類技術的優(yōu)點創(chuàng)造性的結合起來，具有明顯更好的技術效果。其具有可預見的巨大的經濟價值和社會價值。
文檔編號G01N29/14GK201322742SQ20082001534
公開日2009年10月7日 申請日期2008年9月1日 優(yōu)先權日2008年9月1日
發(fā)明者暢 劉, 周慶祥, 董瑞琪, 蔡桂喜 申請人:中國科學院金屬研究所