一種pzt元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，特別是涉及一種石油輸送管道、燃氣輸送管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，屬于管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術領域。
【背景技術】
[0002]石油輸送管道、燃氣輸送管道具有運輸安全性高、連續(xù)性強、密封性好，費用低、占地面積小，不受氣候和外界條件影響等優(yōu)點得到迅速發(fā)展，管道在一定壓力下運行需要定期對管道進行健康監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)管道存在輕微損傷，排除隱患并采取措施確保管道結(jié)構(gòu)安全運行具有重要意義。目前管道無損檢測技術只能對結(jié)構(gòu)進行逐點掃描，速度慢，不能進行長距離管道健康檢測且對埋地管道檢測難度較大。超聲導波技術在傳播途徑上能量衰減小，傳播距離遠，實現(xiàn)大范圍全方位管道檢測優(yōu)點。為此需發(fā)明一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置用于長距離管道壁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術方案。
[0004]本實用新型目的在于提供一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，包括波形發(fā)生器、信號放大器、計算機、數(shù)字示波器、接受信號PZT元件、激勵信號PZT元件、交流電壓連接PZT導線、監(jiān)測井。
[0005]PZT元件與交變電源連接，激勵信號PZT元件與信號放大器相連，波形發(fā)生器與信號放大器相連接，接收信號PZT元件與數(shù)字示波器相連，數(shù)字示波器與計算機相連。
[0006]監(jiān)測井布置在管道高程發(fā)生變化及平面彎道位置。
[0007]壓電材料PZT元件，應用逆壓電效應將PZT元件當作驅(qū)動器，應用正壓電效應將PZT元件當作傳感器，壓電材料PZT元件主要為激勵超聲導波及接受回波。
[0008]PZT元件長度方向能夠伸縮，激勵信號PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻黏貼在管道同一圓周方向上，接收信號PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻黏貼在管道同一圓周方向上。
[0009]交流電壓連接導線端部呈扁平薄片且具有一定弧度，弧度與被監(jiān)測圓管弧度一致，保證PZT元件與被監(jiān)測管道能夠耦合在一起。
[0010]將PZT元件固定在管道結(jié)構(gòu)表面，施加一個交變電壓使其振動，在管道結(jié)構(gòu)中激勵L(0，2)對稱模態(tài)超聲導波，超聲導波縱向傳播，當超聲導波遇到管道缺陷時產(chǎn)生回波信號，被接收信號PZT片接收，接收裝置將接收信號傳入數(shù)字示波器，通過回波波峰與激勵波峰之間時間差及超聲導波群速度測定管道缺陷位置。
[0011]缺陷位置距離激勵段長度=(激勵波峰與回波波峰時間差)x超聲導波群速度/2。
[0012]本實用新型優(yōu)點在于:L(0，2)對稱模態(tài)超聲導波在波導中傳播時能量衰減較小，傳播距離遠且在接收點接收到導波信號信息完整，通過信號分析得到管道損傷狀況；超聲導波監(jiān)測技術不僅可以高效、快速、經(jīng)濟地監(jiān)測出管道中存在缺陷且導波易于激勵和接收，對實際工程應用具有重要意義。
【附圖說明】
[0013]圖1為一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置剖面圖。
[0015]I波形發(fā)生器2信號放大器3計算機4數(shù)字示波器5接受信號PZT元件6激勵信號PZT元件7監(jiān)測管道8交流電壓連接PZT導線。
【具體實施方式】
[0016]一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置:包括波形發(fā)生器、信號放大器、計算機、數(shù)字示波器、接受信號PZT元件、激勵信號PZT元件、交流電壓連接PZT導線、監(jiān)測井。
[0017]首先將自定義脈沖信號存入波形發(fā)生器1，設置好頻率、幅值和相位:將發(fā)生器I輸出端與信號放大器2輸入端連接.信號放大器2輸出端與管道端部用做激勵信號PZT陣列傳感器6連接，接收信號PZT片傳感器5與數(shù)字示波器4連接。試驗系統(tǒng)線路被連接好。在激勵信號PZT元件6通過交流電壓連接PZT導線8施加一交變電壓，信號被激勵后通過信號放大器2放大輸入到被測管道7中，由于逆壓電效應在管道壁中產(chǎn)生應力波沿管道壁縱向傳播，當遇到管道缺陷時產(chǎn)生回波信號，根據(jù)壓電效應應力波被轉(zhuǎn)化為電信號，被數(shù)字示波器4接收，再傳至計算機3分析系統(tǒng)，通過回波波峰與激勵波峰之間時間差及超聲導波群速度測定管道缺陷位置。
【主權(quán)項】
1.一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，包括波形發(fā)生器、信號放大器、計算機、數(shù)字示波器、接受信號PZT元件、激勵信號PZT元件、交流電壓連接PZT導線、監(jiān)測井，其特征在于壓電材料PZT元件，應用逆壓電效應將PZT元件當作驅(qū)動器，應用正壓電效應將PZT元件當作傳感器，壓電材料PZT元件主要為激勵超聲導波及接受回波，PZT元件與交變電源連接，激勵信號PZT元件與信號放大器相連，波形發(fā)生器與信號放大器相連接，接收信號PZT元件與數(shù)字示波器相連，數(shù)字示波器與計算機相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，其特征在于監(jiān)測井布置在管道高程發(fā)生變化及平面彎道位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，其特征在于PZT元件長度方向能夠伸縮，激勵信號PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻黏貼在管道同一圓周方向上，接收信號PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻黏貼在管道同一圓周方向上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，其特征在于交流電壓連接導線端部呈扁平薄片且具有一定弧度，弧度與被監(jiān)測圓管弧度一致，保證PZT元件與被監(jiān)測管道能夠耦合在一起。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，其特征在于將PZT元件固定在管道結(jié)構(gòu)表面，施加一個交變電壓使其振動，在管道結(jié)構(gòu)中激勵L(0，2)對稱模態(tài)超聲導波，超聲導波縱向傳播，當超聲導波遇到管道缺陷時產(chǎn)生回波信號，被接收信號PZT片接收，接收裝置將接收信號傳入數(shù)字示波器，通過回波波峰與激勵波峰之間時間差及超聲導波群速度測定管道缺陷位置。
【專利摘要】本實用新型公開一種PZT元件激勵超聲導波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，屬于管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術領域，激勵和接收信號PZT元件，應用逆壓電效應將PZT片當作驅(qū)動器，應用正壓電效應將PZT片當作傳感器，PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻分布在檢測管道同一圓周方向上，用于超聲導波激勵超生導波及接受回波。將PZT元件固定在管道結(jié)構(gòu)表面，施加一個交變電壓使其振動，在管道結(jié)構(gòu)中激勵L(0，2)對稱模態(tài)超聲導波，超聲導波縱向傳播，當遇到管道缺陷時產(chǎn)生回波信號，被接收信號PZT片接收，接收裝置將接收信號傳入數(shù)字示波器，通過回波波峰與激勵波峰之間時間差及超聲導波群速度測定管道缺陷位置。
【IPC分類】G01N29/07
【公開號】CN204719003
【申請?zhí)枴緾N201520482796
【發(fā)明人】趙乃至, 劉峰
【申請人】遼寧科技學院
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月7日