吸附力可調的管道超聲導波檢測用斜探頭的制作方法
【技術領域】
[0001]吸附力可調的管道超聲導波檢測用斜探頭，屬于超聲無損檢測領域，探頭可吸附在管道表面且吸附力大小可以調節(jié)，從而穩(wěn)定激勵出超聲導波。
【背景技術】
[0002]隨著對超聲波高速檢測需求的日益增長，超聲導波檢測技術成為國內外的研宄熱點。根據(jù)在管道中不同傳播方向，管中的超聲導波可以被分為兩類。一類稱為周向導波，該類導波沿管道圓周方向傳播。周向導波包括周向Lamb波和周向水平剪切波兩類，適用于大口徑管道結構的檢測。第二類沿管道軸向傳播，稱為柱面導波，包括縱向、扭轉和彎曲三種模態(tài)。柱面導波主要應用管道的長距離軸向檢測，國內已有大量相關研宄報道。
[0003]導波檢測用斜探頭楔形塊底面多為平面，超聲波能量不能有效地傳遞到管道中產生導波。為在管道中有效地激勵接收柱面導波，將楔形塊與管道的耦合面設計成弧面，弧面半徑與管道半徑相同，以實現(xiàn)探頭與管道之間良好的耦合。盡可能地降低因楔形塊不完全耦合造成的激勵和接收聲波能量損失。
[0004]檢測管道所用斜探頭由楔形塊和探頭兩部分構成，使用時有兩個耦合交界面:探頭和楔形塊之間、楔形塊和管道之間。在多次使用過程中，耦合交界面容易產生氣泡，尤其是探頭與楔形塊之間。因為人工按壓楔形塊時很多時候會按住探頭，造成探頭往復移動，加上耦合劑的涂抹不均勻，很容易在交界面產生氣泡。因此斜探頭中的探頭部分直接在斜探頭外殼內制作，并預先使得探頭和楔形塊耦合好，從而在外殼中將探頭、楔形塊制作成一個整體。不僅解決了探頭和楔形塊耦合交界面的氣泡問題，而且節(jié)省人力和耦合劑、使用方便。
[0005]為實現(xiàn)探頭穩(wěn)定吸附于管道表面，有效激勵接收超聲導波，設計了吸附結構，斜探頭不僅能穩(wěn)定吸附在管道，而且吸附力的大小可調。

【發(fā)明內容】

[0006]為了解決目前管道超聲導波檢測用斜探頭中的楔形塊與探頭、楔形塊與管道外表面耦合效果不佳及在使用過程中容易混進空氣的以致信號不穩(wěn)定問題，楔形塊首先設計為與管道外表面相同的弧面，并且設計了可調式吸附結構。為了保證旋轉扭桿往不同方向旋轉時升降架可以上下移動，在旋轉扭桿上有一個螺母固定住升降架使得升降架可以上下移動。這樣就保證了升降架中的磁鐵上下往復移動從而使得磁鐵磁化軟磁性下封蓋程度中發(fā)生變化，進而影響軟磁性下封蓋與管道之間吸附力大小的變化，最后使得斜楔形塊與管道的耦合壓力發(fā)生變化。設計使用下封蓋可以防止耦合劑及灰塵進入升降架及磁鐵的縫隙中，使得日常清理只需擦干凈下端蓋即可，簡單方便而且更加方便。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案為管道超聲導波可調吸附式整體探頭，該結構包括旋轉頭1、固定螺母2、螺栓3、升降架4、磁鐵5、外殼6、下封蓋7、上封蓋8、BNC接頭9、無外殼探頭及楔形塊整體10。
[0008]螺旋扭桿包括固定螺母2、旋轉頭1、螺栓3三部分；螺栓3穿過升降架4的頂端通孔與旋轉頭I通過銷釘連接固定，固定螺母2通過膠水或者點焊的方式固定在螺栓3上；升降架4底端的支撐腳為中空結構，兩磁鐵5對稱安裝在該中空結構內部，升降架4通過外殼6內部兩側的通孔安裝并可在通孔內移動；上封蓋8兩側為凹槽結構，升降架4的兩端支撐穿過上封蓋8的凹槽，上封蓋8卡在升降架4的兩支撐腳處；無外殼探頭及楔形塊整體10預先安裝在外殼6中間通孔內；BNC接頭9穿過外殼6側面的孔與無外殼探頭及楔形塊整體10連接；所述下封蓋7設置在外殼6的底部兩側，用以封裝外殼6兩側的通孔。
[0009]所述的無外殼探頭及楔形塊整體10由壓電片、60°有機玻璃楔形塊及前襯背襯組成。
[0010]上封蓋8中間突起是螺栓通孔，螺栓3可以通過螺紋旋轉在通孔中上下移動。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下有益效果。
[0012]1、為了使得探頭在使用過程中容易清潔，整體式探頭底部部分采用封閉形式，使磁鐵不會直接與管道接觸，而是通過底部的軟磁性材料與管道耦合。不僅避免了耦合劑進入包含磁鐵的升降架中，也避免了磁鐵生銹，而且容易清潔。
[0013]2、升降架中的磁鐵將磁力傳遞到固定在探頭外殼兩側底部的軟磁性材料上，再傳遞到與之耦合的管道。而通過旋轉旋轉頭可以調節(jié)升降架距離下封蓋的間距，也就是調節(jié)了傳遞到軟磁性材料的磁力。通過控制軟磁性材料上磁力的大小可以控制其與管道耦合的力的大小。在使用過程中不僅可以使探頭自動吸附在管道上，而且可以調節(jié)耦合壓力，控制吸附力的大小以得到最佳聲波信號傳遞效果。
[0014]3、有機玻璃楔形塊采用弧面，并且弧面半徑與管道相同，相比底部是平面的楔形塊耦合面積增加、聲波傳遞效率更高。
【附圖說明】
[0015]圖1探頭結構分解示意圖。
[0016]圖2整體式探頭示意圖。
[0017]圖中:1、旋轉頭，2、固定螺母，3、螺栓，4、升降架，5、磁鐵，6、夕卜殼，7、下封蓋，8、上封蓋，9、BNC接頭，10、無外殼探頭及楔形塊整體。
【具體實施方式】
[0018]如圖1-2所示，旋轉頭I通過銷釘與螺栓3固定，螺栓3與固定螺母2固定，這三個部件構成一個整體，稱之為螺旋扭桿。螺旋扭桿可以通過旋轉在上封蓋8的螺紋通孔中上下移動。由于旋轉頭I和固定螺母2卡住升降架4，所以螺紋扭桿上下移動時升降架4跟隨它一起上下移動。
[0019]升降架4的兩側底部孔內固定了磁鐵5，磁鐵5磁化裝在探頭底部兩側的軟磁性下封蓋7。軟磁性下封蓋7直接與管道貼合在一起，兩者之間的貼合壓力大小由磁鐵5對軟磁性材料的磁化程度決定。當磁鐵5距離軟磁性材料距離越近時，磁化程度越大，軟磁性下封蓋7與管道的貼合壓力越大。
[0020]由于下封蓋7和有機玻璃楔形塊的弧面半徑都和管道一樣，因此下封蓋7與管道的貼合壓力越大，楔形塊與管道的耦合壓力也越大。當旋轉頭I轉動控制升降架4上下移動時，升降架4中的磁鐵對軟磁性下封蓋的磁化程度改變。磁化程度的變化控制了下封蓋7與管道的貼合壓力，也就是楔形塊與管道的耦合壓力。這樣不僅能使探頭自動吸附在管道，同時還能調節(jié)吸附力的大小以及楔形塊與管道的耦合壓力大小。
【主權項】
1.一種吸附力可調的管道超聲導波檢測用斜探頭，其特征在于:該斜探頭包括旋轉頭(I)、固定螺母⑵、螺栓(3)、升降架(4)、磁鐵(5)、外殼(6)、下封蓋(7)、上封蓋(8)、BNC接頭(9)、無外殼探頭及楔形塊整體(10); 螺旋扭桿包括固定螺母(2)、旋轉頭(1)、螺栓(3)三部分；螺栓(3)穿過升降架(4)的頂端通孔與旋轉頭(I)通過銷釘連接固定，固定螺母(2)通過膠水或者點焊的方式固定在螺栓(3)上；升降架(4)底端的支撐腳為中空結構，兩磁鐵(5)對稱安裝在該中空結構內部，升降架⑷通過外殼(6)內部兩側的通孔安裝并可在通孔內移動；上封蓋⑶兩側為凹槽結構，升降架⑷的兩端支撐穿過上封蓋⑶的凹槽，上封蓋⑶卡在升降架(4)的兩支撐腳處；無外殼探頭及楔形塊整體(10)預先安裝在外殼(6)中間通孔內；BNC接頭(9)穿過外殼(6)側面的孔與無外殼探頭及楔形塊整體(10)連接；所述下封蓋(7)設置在外殼(6)的底部兩側，用以封裝外殼(6)兩側的通孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種吸附力可調的管道超聲導波檢測用斜探頭，其特征在于:所述的無外殼探頭及楔形塊整體(10)由壓電片、60°有機玻璃楔形塊及前襯背襯組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種吸附力可調的管道超聲導波檢測用斜探頭，其特征在于:上封蓋(8)中間突起是螺栓通孔。
【專利摘要】吸附力可調的管道超聲導波檢測用斜探頭，螺旋扭桿包括固定螺母、旋轉頭、螺栓三部分；螺栓穿過升降架的頂端通孔與旋轉頭通過銷釘連接固定，固定螺母通過膠水或者點焊的方式固定在螺栓上；升降架底端的支撐腳為中空結構，兩磁鐵對稱安裝在該中空結構內部，升降架通過外殼內部兩側的通孔安裝并可在通孔內移動；上封蓋兩側為凹槽結構，升降架的兩端支撐穿過上封蓋的凹槽，上封蓋卡在升降架的兩支撐腳處；無外殼探頭及楔形塊整體預先安裝在外殼中間通孔內；BNC接頭穿過外殼側面的孔與無外殼探頭及楔形塊整體連接；所述下封蓋設置在外殼的底部兩側，用以封裝外殼兩側的通孔。
【IPC分類】G01N29-04, G01N29-24
【公開號】CN204422485
【申請?zhí)枴緾N201520005452
【發(fā)明人】何存富, 周文楨, 吉美寧, 劉增華, 王森, 吳斌
【申請人】北京工業(yè)大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月4日