CN101666783A - 超声导波复合式无损检测方法及其装置 - Google Patents
超声导波复合式无损检测方法及其装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101666783A CN101666783A CN200810013047A CN200810013047A CN101666783A CN 101666783 A CN101666783 A CN 101666783A CN 200810013047 A CN200810013047 A CN 200810013047A CN 200810013047 A CN200810013047 A CN 200810013047A CN 101666783 A CN101666783 A CN 101666783A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- guided wave
- combined type
- ultrasonic guided
- mode
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 title abstract description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 111
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 42
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 24
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 19
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 18
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 17
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 7
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
超声导波复合式无损检测方法，其利用超声导波在被检测物中传播，通过检测反射回波的方式进行对待测物的检测；其特征在于：其所使用的用于激励产生超声导波的方法为电磁激励方式；其接收反射回波的方式具体为使用压电元器件进行检测的方式。本发明还要求保护如上所述的超声导波复合式无损检测方法所对应的检测装置。本发明能在现有管线对超声导波有衰减作用的条件下，实现更远距离和更高灵敏度的缺陷检测。此技术可以应用到检测通常的管材、钢轨、异型管/杆、钢丝绳以及储油罐罐底等构件的无损检测中。其将两大类技术的优点创造性的结合起来，具有明显更好的技术效果。其具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，特别提供了一种能进行长距离或大面积快速精确检测结构中缺陷的复合式超声导波无损检测方法。
背景技术
在石油、化工等工业领域，各种管道和管线被大量应用。特别是在石化工厂、输油输气站场内，铺设在地上和地下的各种管道，很可能由于管内介质的腐蚀性或者是管外的腐蚀性环境，导致管壁内、外表面产生腐蚀甚而酿成灾难性事故或造成严重的环境污染。
因此，对管线进行定期检测和有针对性的维护，是保证管道安全运行的必要前提。但是，很多管道通常由于埋在地下，所以不能作目视检验，也无法进行测厚；很多管道外层都含有用作防腐或保温的包覆层，若用传统的检测方法对其进行检测，则必须开挖大量的土方甚至需要剥离管道外的包覆层以便使管线暴露出来进行检测。这些检测方法费用很高，花费时间也明显较多；他们并不能很好的满足实际应用的要求。
针对金属管线等待测物的缺陷检测问题，近来，国外研制开发了可以对管道腐蚀情况进行长距离检测的超声导波检测技术。此技术只需在管道上局部开挖并去除局部包覆层以安置检测传感器，就可以检测很长一段管道上的缺陷。这种技术是通过用适当技术方法在管道内激励出超声导波，利用超声导波在管道中远距离传播的特性，超声导波在传播过程中遇到缺陷形成反射回波，拾取此回波缺陷信号即可判断缺陷。
目前将超声导波用做无损检测在应用中主要有两大类技术：一类是英国帝国理工学院研发的压电式导波检测技术，另一类是美国西南研究院研发的磁致伸缩式导波检测技术。但是，压电陶瓷式导波检测在超声导波激发过程中存在激发效果不理想，超声导波衰减很大，实际检测距离相对较短的技术缺陷；而磁致伸缩式导波检测技术，对反射回波的检测灵敏度较低，应用效果也不够理想。
人们渴望获得一种技术效果更好的超声导波无损检测技术，其应该能实现被检结构(例如管线、铁轨、钢板)的长距离或大面积快速精确检测，同时保障检测的高灵敏度和对检测结果进行后续处理的可能性，为技术的进一步应用和发展提供现实的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果更佳的超声导波复合式无损检测方法及其装置。其能实现被检结构(例如管线、铁轨、钢板)的长距离或大面积快速精确检测，保障检测的高灵敏度。
本发明提供了一种超声导波复合式无损检测方法，其利用超声导波在被检测物中传播，通过检测反射回波902的方式进行对待测物的检测；其特征在于：其所使用的用于激励产生超声导波的方法为电磁激励方式；其接收反射回波902的方式具体为使用压电元器件进行检测的方式。
所述超声导波复合式无损检测方法中，所述用于激励产生超声导波的电磁激励方式具体是以下几种之一：磁致伸缩激励，电磁超声(EMAT)激励，磁致伸缩激励与电磁超声激励这两者的复合激励；
所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的用于激励超声导波的零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为分别独立布置的分体关系或者是两类装置固定在一起成为一个整体(例如形成图1所示的检测探头环1)的关系。我们利用电磁激励产生的超声导波振动较强的特性，避免了使用电磁检测装置检测灵敏度不高的缺点；同时利用压电装置检测振动灵敏度高的特性，避免了压电装置激励产生超声导波的能力相对较差的缺点；将此两种特性结合起来就可以获得更好的技术效果。
所述的电磁激励方式具体可以使用单个电磁激励单元或者有限个电磁激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组合时，这有限个电磁激励单元的组合可以制作成阵列形式，在计算机等控制器的控制下进行同时或相控阵激励。如果使用的是相控阵激励，则可以达到动态聚焦的效果，可使导波传播更远，检测灵敏度更高。
在本发明所述超声导波复合式无损检测方法中，用于接收反射回波902的压电元器件是压电传感接收阵列7，所述压电传感接收阵列7中包含有以下三类压电传感器中的至少一类：厚度振动模压电陶瓷401，长度振动模压电陶瓷402，将厚度振动模压电陶瓷401与长度振动模压电陶瓷402组装在一起构成的复合接收单元(复合接收单元不但可以检测缺陷信号，还有利于识别导波模态和对缺陷进行特征识别和定量)。
本发明采用压电传感接收阵列7接收待检测物上缺陷处的反射回波902，可以经过信号放大电路和分析软件处理，并最终得到详细的缺陷信息，这是一种新的复合式超声导波检测技术。
所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列7中共包含有1～512个压电接收单元；
按照使用时的具体方法的不同，所述的压电传感接收阵列7具体为以下三类传感器阵列其中之一或其任意一种组合：检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603。
所述超声导波复合式无损检测方法中，用来检测反射回波902信号的接收装置至少有两个；
各个接收装置4(即压电传感接收阵列7)与用于激励产生超声导波的发射源之间的距离或/和方向不同，利用各个接收装置4所检测到的反射回波902到达的各个接收装置4的时间的不同，判定反射回波902所来自的具体方向亦即缺陷5所处的大致方位。
所述超声导波复合式无损检测方法尤其适用于检测细长的金属件，例如铁轨、石油或天然气输送管线等；当然也适用于检测薄壁板型件。
如果检测的是细长的金属件，使用两个接收阵列；则可以采取将两个接收阵列分别布置在超声导波激励发射源的两侧；当然也可以将两个接收放置4布置在超声导波激励发射源的同一侧，但是这二者与超声导波激励发射源亦即电磁激励装置101之间的距离应该不同，以便获得时间差作为缺陷所在方位判定的重要依据。
本发明所述超声导波复合式无损检测方法中，激励产生的超声导波具体为以下几种之一或其组合：纵向/纵模超声导波、周向/扭模超声导波。
所述超声导波复合式无损检测方法中，当使用磁致伸缩激励超声导波的方式时，检测之前在被检测构件上固定(例如：粘接)有一层超磁致伸缩材料(例如：稀土Tb-Dy-铁等)，这样可以激励出强度更大的超声导波，传播距离更远，以便于获得更好的技术效果。
本发明所涉及的是一种复合式超声导波检测方法，即利用电磁激励方式激励超声导波，这样，可以实现大功率激发，导波的振动位移大(电磁激励比压电材料激励的应变要高3～20倍)，传播距离远；利用压电陶瓷接收灵敏度高的优点(可识别0.01pm的微小变化，而电磁接收传感器则检测不出这种微小变化)，采用压电传感接收阵列7接收反射回波902。这样既提高了检测距离，又提高了检测的灵敏度。还通过将不同的振动模压电陶瓷组合成的阵列，有利于分辨导波模态和对缺陷进行特征识别和定量。
本发明还要求保护如上所述超声导波复合式无损检测方法中使用的装置，其特征在于：所述超声导波复合式无损检测装置中用于激励超声导波的具体为电磁激励装置101；所述超声导波复合式无损检测装置中用于接收反射回波902的装置具体为压电元器件；
所述电磁激励装置101具体为磁致伸缩激励装置或者电磁超声激励装置或使用此两者复合的激励装置；电磁激励装置101具体使用单个电磁激励单元或者有限个电磁激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组合时，这有限个电磁激励单元的组合成阵列形式，在计算机等控制方式的控制下进行同时或相控阵激励。如果使用相控阵激励，则可以达到动态聚焦的效果，可使导波传播更远，检测灵敏度更高；
所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的用于激励产生发射导波901的零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为分别独立布置的分体关系或者二者固定在一起成为一个整体。
在本发明所述超声导波复合式无损检测装置中，用于接收反射回波902的接收装置4具体是压电传感接收阵列7，所述压电传感接收阵列7中包含有以下三类压电传感器中的至少一类或者某种任意组合：厚度振动模压电陶瓷401，长度振动模压电陶瓷402，将厚度振动模压电陶瓷401与长度振动模压电陶瓷402组装在一起构成的复合接收单元。复合接收单元不但可以检测缺陷信号，还有利于识别导波模态和对缺陷进行特征识别和定量，以便于使得检测结果能够定性和定量，更为精准且便于实际应用。
本发明所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的压电传感接收阵列7中共包含有至少1个压电接收单元(优选范围是10～512个)；
按照使用方法的不同，所述的压电传感接收阵列7具体为以下三类传感器阵列其中之一或其任意一种组合：检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603。
在本发明所述超声导波复合式无损检测装置中，包含有至少两个用来检测反射回波902的接收装置4；
各个接收装置4(即压电传感接收阵列7)与用于激励产生超声导波的发射源之间的距离或/和方向不同，利用各个接收装置4所检测到的反射回波902到达的各个接收装置4的时间的不同，判定反射回波902所来自的具体方向亦即缺陷5所处的大致方位。
所述超声导波复合式无损检测装置中，激励产生超声导波的装置是能产生出具有如下特征的超声导波的以下几种装置之一或其组合：纵向/纵模超声导波、周向/扭模超声导波。
所述超声导波复合式无损检测装置中，具体使用磁致伸缩激励超声导波的方式；检测之前在被检测构件上首先固定(例如粘接)一层超磁致伸缩材料(例如稀土Tb-Dy-铁等)，这样可以激励出强度更大的超声导波，使得传播距离更远；获得更好的技术效果。
所述超声导波复合式无损检测装置中，电磁激励装置101具体为电磁超声(EMAT)激励产生超声导波的装置，其工作方式的原理举例参见图3，具体是用永久磁铁、电磁铁或直流线圈在工件内产生平行于待测物表面的恒定磁场，激励线圈是置于工件平面上的栅格形线圈，当线圈中通过交流电信号时，被检构件中感生出涡流，在恒定磁场作用下产生洛仑兹力，使构件发生振动，从而激励出超声导波。
管道超声导波检测技术是在管道适当可接近位置安装一个检测探头环，导波仪器瞬时激发该探头环在管道上激励出超声导波，导波在管道上传播时如果遇到缺陷则会有反射波传回该探头环，探头环将波动转换为电信号，拾取该信号送给导波仪器放大处理并将缺陷信息(信号强度、位置)显示出来，附图1是导波检测示意图。所述的检测探头环1上既设置有用于激励产生超声导波的电磁激励装置101，还应设置有用于接收反射回波902的接收装置4。
电磁超声(EMAT)激励超声导波的其中一种工作方式的原理如图3，是用永久磁铁、电磁铁或直流线圈在工件内产生平行于表面的恒定磁场，激励线圈是置于工件平面上的栅格形线圈，当线圈中通过交流电信号时，被检构件中感生出涡流，在恒定磁场作用下产生洛仑兹力，使构件发生振动，从而激励出超声导波。
当激励产生出的超声导波在构件中传播遇到缺陷时，会有一部分波被反射回来，本发明是采用压电传感接收阵列7接收反射回波902，反射回来的导波被压电传感接收阵列7接收，引起压电传感接收阵列7中的各压电陶瓷片产生电信号，经过信号放大电路和分析软件处理，就可以对构件中的缺陷进行定量评定。
在导波检测时，需要使用纵模或/和扭模导波，其缺陷反射波的振动方向主要沿工件的长度方向、横向(周向)和厚度(径向)方向，因此在管圆周上规则排布压电传感接收阵列7以接收反射回波902，根据反射导波的不同振动模态，选择不同的压电传感器接收。对长度方向和横向振动则用长度模压电陶瓷401接收，对厚度方向振动用厚度模压电陶瓷402接收，对组合振动则同时用前两种压电陶瓷(也可以是两种陶瓷作为主要构成部分的压电传感器)接收。如图4所示。
本发明的优点：本发明是在现有技术背景下提出的一种新的复合式超声导波检测方法，并同时设计了相应的装置。本发明能在现有管线对超声导波有衰减作用的条件下，实现更远距离和更高灵敏度的缺陷检测。此技术可以应用到检测通常的管材、钢轨、异型管/杆、钢丝绳以及储油罐罐底等构件的无损检测中。其将两大类技术的优点创造性的结合起来，具有明显更好的技术效果。其具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为超声导波在待测的管材中传播进行检测的原理示意图；当发射导波901在被检测物中传播时，如果遇到缺陷5，就会有反射回波902从缺陷5处反射回来，我们可以利用对反射回波902敏感的检测装置将其检测出来；图1中，检测探头环1上设置有用于激励产生超声导波的电磁激励装置101和/或用于接收反射回波902的接收装置4即压电元器件；
图2为磁致伸缩超声导波检测原理示意图；其与本发明所要求保护的技术有区别，其所使用的接收器件如图所示为接收线圈404；工作过程说明：激励信号801通过发射线圈302产生发射导波901，检测信号802是通过做为接收装置的接收线圈404检测得到的，其可以进行后续处理；
图3为电磁超声(EMAT)激励超声导波示意图；图中的B为磁致伸缩激励产生超声导波时的基础磁场，其恒定不变；我们通过在此基础磁场上再施加可控的交变磁场来实现工作；
图4为压电传感接收阵列7的布置使用的原理示意图；压电接收单元包括有两类元件：厚度振动模压电陶瓷401、长度振动模压电陶瓷402，这两类元件共有三种用法：检测长度方向振动、检测横向振动、检测厚度方向振动；
图5为磁致伸缩激励/压电传感接收阵列7复合式超声导波检测的示意图；当利用磁致伸缩激励产生超声导波，用压电传感接收阵列7检测反射回波902时，检测得到的检测信号802可以进行如图5所示的后续处理：信号放大处理——显示等；
图6为电磁超声(EMAT)激励/压电传感接收阵列7接收的复合式超声导波检测的示意图；图6与图5的含义不同之处在于：图6是利用电磁超声激励产生超声导波的。
具体实施方式
附图中的各数字标号的含义如下：
检测探头环1、电磁激励装置101、管道2、激励产生超声导波的发射源3、偏置磁铁301、发射线圈302、接收装置4、厚度振动模压电陶瓷401、长度振动模压电陶瓷402、接收线圈404、缺陷5；压电传感接收阵列7、检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601、检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602、检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603；
发射导波901(指的是主动向外发射的超声导波)、反射回波902(当发射导波901在被检测物中传播时，如果遇到缺陷5，就会有反射回波902从缺陷5处反射回到设置在电磁激励装置附近的接收装置处以便将其检测出来)、激励信号801(由用于激励产生超声导波的电磁激励装置发出)、检测信号802(由用于接收反射回波902的接收装置亦即压电元器件检测得到，可以进行后续处理)。
实施例1(参照图1～6)
一种超声导波复合式无损检测方法，其利用超声导波在被检测物中传播，通过检测反射回波902的方式进行待测物的检测；其需要强调之处是：
其所使用的用于激励产生超声导波的方法为电磁激励方式；所述用于激励超声导波的电磁激励方式具体是磁致伸缩激励与电磁超声激励这两者的复合激励；其接收反射回波902的方式具体为使用压电装置进行检测的方式。
所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的用于激励超声导波的零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为分别独立布置的分体关系(如图6所示)。我们利用电磁激励装置101产生的超声导波质量较高，同时利用压电装置检测振动灵敏度高的特性；将此两种特性结合起来就可以获得更好的技术效果。
所述的电磁激励方式具体可以使用单个电磁激励单元或者有限个电磁激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组合时，这有限个电磁激励单元的组合可以制作成阵列形式，在计算机等控制器的控制下进行同时或相控阵激励。如果是相控阵激励，则可以达到动态聚焦的效果，可使导波传播更远，检测灵敏度更高。
在所述超声导波复合式无损检测方法中，用于接收反射回波902的压电元器件是压电传感接收阵列7，所述压电传感接收阵列7中包含有以下三类压电传感器：厚度振动模压电陶瓷401，长度振动模压电陶瓷402，将厚度振动模压电陶瓷与长度振动模压电陶瓷组装在一起构成的复合接收单元。复合接收单元不但可以检测缺陷信号，还有利于识别导波模态和对缺陷进行特征识别和定量。
本实施例采用压电传感接收阵列7接收待检测物上缺陷处的反射回波902，可以经过信号放大电路和分析软件处理，并最终得到详细的缺陷信息，这是一种新的复合式超声导波检测技术。
所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的每个压电传感接收阵列7中共包含有大约50个压电接收单元；这些压电接收单元具体布置为有规律的环状或者平行的多个环状的组合，甚而可以将其做成检测探头环1以方便应用。
所述的压电传感接收阵列7具体构成为以下三类传感器阵列的某种组合：检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603。
所述超声导波复合式无损检测方法中，用来检测反射回波902信号的接收装置4有两个；
各个接收装置与用于激励产生超声导波的发射源之间的距离或/和方向不同，利用各个接收装置4所检测到的反射回波902到达各个接收装置4的时间的不同，判定反射回波902信号所来自的具体方向，进而就可确定缺陷5存在的方向和大概位置。
所述超声导波复合式无损检测方法适用于检测细长的金属件，例如铁轨、石油或天然气输送管线等；当然也适用于检测薄壁板型件。
如果检测的是细长的金属件，使用两个接收阵列；则可以采取将两个接收阵列分别布置在超声导波激励发射源的两侧；当然也可以将两个接收阵列放置在超声导波激励发射源的同一侧，但是这二者与超声导波激励发射源的距离不同。
本实施例所述超声导波复合式无损检测方法中，激励产生的超声导波具体为以下几种之一或其组合：纵向/纵模超声导波、周向/扭模超声导波。
所述超声导波复合式无损检测方法中，具体使用磁致伸缩激励超声导波的方式，在被检测构件上固定(例如：粘接)有一层超磁致伸缩材料(例如：稀土Tb-Dy-铁等)，这样可以激励出强度更大的超声导波，传播距离更远。
本实施例所涉及的是一种复合式超声导波检测方法，即利用电磁激励方式激励超声导波，这样，可以实现大功率激发，导波的振动位移大(电磁激励比压电材料激励的应变要高3～20倍)，传播距离远；利用压电陶瓷接收灵敏度高的优点(可识别0.01pm的微小变化，而电磁接收传感器则检测不出这种微小变化)，采用压电传感接收阵列7接收反射回波902。这样既提高了检测距离，又提高了检测的灵敏度。还通过将不同的振动模压电陶瓷组合成的阵列，有利于分辨导波模态和对缺陷进行特征识别和定量。
本实施例还要求保护如上所述超声导波复合式无损检测方法中使用的装置，所述超声导波复合式无损检测装置中用于激励超声导波的具体为电磁激励装置101；所述超声导波复合式无损检测装置中的电磁激励装置101具体为磁致伸缩激励装置和电磁超声激励装置这两者复合的激励装置；所述超声导波复合式无损检测装置中用于接收反射回波902的接收装置4具体为压电检测装置。
所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的用于激励超声导波的具体零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为分别独立布置的分体关系。
电磁激励方式具体为有限个电磁激励单元的组合；这有限个电磁激励单元的组合可以制作成阵列形式，在计算机等控制方式的控制下进行同时或相控阵激励。
在本实施例所述超声导波复合式无损检测装置中，用于接收反射回波902的压电装置具体是压电传感接收阵列7，所述压电传感接收阵列7中包含有以下三类压电传感器中的至少一类：厚度振动模压电陶瓷，长度振动模压电陶瓷，将厚度振动模压电陶瓷与长度振动模压电陶瓷组装在一起构成的复合接收单元。
本实施例所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的每一个压电传感接收阵列7中共包含有50个压电接收单元；
所述的压电传感接收阵列7具体构成为以下三类传感器阵列其中之一或其任意一种组合：检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603；
所述超声导波复合式无损检测装置中，包含有两个用来检测反射回波902信号的接收装置4；
各个接收装置4与用于激励产生超声导波的发射源之间的距离或/和方向不同，利用各个接收装置4所检测到的反射回波902到达的各个接收装置4的时间的不同，判定反射回波902信号所来自的具体方向。
所述超声导波复合式无损检测装置中，激励产生的超声导波具体为以下几种之一或其组合：纵向/纵模超声导波、周向/扭模超声导波。
所述超声导波复合式无损检测装置中，因为使用了磁致伸缩激励与电磁超声激励复合激励产生超声导波的方式，所以为了使磁致伸缩激励产生导波的效果更好，我们在被检测构件上固定(例如粘接)有一层超磁致伸缩材料(例如稀土Tb-Dy-铁等)，这样可以激励出强度更大的超声导波，使得传播距离更远。
实施例2
本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于：
1)所述用于激励超声导波的电磁激励方式具体是以下两种之一：磁致伸缩激励，电磁超声(EMAT)激励；
2)所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的用于激励超声导波的零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为二者固定在一起成为一个整体，该整体被称为检测探头环1。我们利用电磁激励产生的超声导波质量较高，同时利用压电装置检测振动灵敏度高的特性；将此两种特性结合起来就可以获得更好的技术效果。
3)所述的电磁激励方式具体可以使用单个电磁激励单元或者有限个电磁激励单元的组合。
4)所述压电传感接收阵列7中包含有以下三类压电传感器中的至少一类：厚度振动模压电陶瓷401，长度振动模压电陶瓷401，将厚度振动模压电陶瓷与长度振动模压电陶瓷组装在一起构成的复合接收单元。
5)所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列7中共包含有1～512个压电接收单元；这些压电接收单元可以作成各种具体的阵列形式以便于更好的接收反射回波902信号。
所述的压电传感接收阵列7具体构成为以下三类传感器阵列其中之一或其任意一种组合：检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603。
6)所述超声导波复合式无损检测方法中，用来检测反射回波902信号的接收装置4为大约12个，其中所使用的压电传感接收阵列7具体包含有以下三类之一或其组合：检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603；上述的同一类压电传感接收阵列7都以环形或直线型或正多边形的形式布置在一个平面上。
被检测构件为板型件；为了适合检测板型件，在工作原理基本一致的前提下，某些装置会根据情况适当变形。
本实施例还包含有与上述复合式超声导波检测方法所对应的可以使用的装置，详细内容不再赘述。。
实施例3
本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于：
1)所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列7中共包含有512个压电接收单元；这些压电接收单元可以作成各种具体的阵列形式以便于更好的接收反射回波902信号。
2)被检测构件为大直径输油输气管线。
实施例4
本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于：
1)所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列7中共包含有1个压电接收单元；这个压电接收单元布置在最有可能传来反射回波902的通路上，以便于更好的接收反射回波902信号。
2)被检测构件为油罐壁或底部的板材。
Claims (10)
1、一种超声导波复合式无损检测方法，其利用超声导波在被检测物中传播，通过检测反射回波的方式进行对待测物的检测；其特征在于：
其所使用的用于激励产生超声导波的方法为电磁激励方式；其接收反射回波的方式具体为使用压电元器件进行检测的方式。
2、按照权利要求1所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于：
所述用于激励超声导波的电磁激励方式具体是以下几种之一：磁致伸缩激励，电磁超声激励，磁致伸缩激励与电磁超声激励这两者的复合激励；
所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的用于激励超声导波的零部件与用于接收反射回波的压电装置之间为分别独立布置的分体关系或者是两类装置固定在一起成为一个整体的关系；
电磁激励方式具体可以使用单个电磁激励单元或者有限个电磁激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组合时，这有限个电磁激励单元的组合制作成阵列形式，进行同时或相控阵激励。
3、按照权利要求2所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于：
用于接收反射回波的压电元器件是压电传感接收阵列(7)，所述压电传感接收阵列(7)中包含有以下三类压电传感器中的至少一类：厚度振动模压电陶瓷(401)，长度振动模压电陶瓷(402)，将厚度振动模压电陶瓷(401)与长度振动模压电陶瓷(402)组装在一起构成的复合接收单元。
4、按照权利要求3所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于：所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列(7)中共包含有1～512个压电接收单元；
按照使用方法，所述的压电传感接收阵列(7)具体为以下三类传感器阵列其中之一或其任意一种组合：检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列(601)，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列(602)，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列(603)。
5、按照权利要求1～4其中之一所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于：
所述超声导波复合式无损检测方法中，用来检测反射回波信号的接收装置至少有两个；
各个接收装置(4)与用于激励产生超声导波的发射源之间的距离或/和方向不同，利用各个接收装置(4)所检测到的反射回波到达的各个接收装置(4)的时间的不同，判定反射回波(902)所来自的具体方向亦即缺陷(5)所处的大致方位。
6、按照权利要求5所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于：所述超声导波复合式无损检测方法中，激励产生的超声导波具体为以下几种之一或其组合：纵向/纵模超声导波、周向/扭模超声导波。
7、按照权利要求5所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于：所述超声导波复合式无损检测方法中，具体使用磁致伸缩激励超声导波的方式；检测之前在被检测构件上首先固定一层超磁致伸缩材料。
8、一种超声导波复合式无损检测方法所使用的装置，其特征在于：
所述超声导波复合式无损检测装置中用于激励超声导波的具体为电磁激励装置(101)；所述超声导波复合式无损检测装置中用于接收反射回波的装置具体为压电元器件；
所述电磁激励装置(101)具体为磁致伸缩激励装置或者电磁超声激励装置或使用此两者复合的激励装置；电磁激励装置(101)具体使用单个电磁激励单元或者有限个电磁激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组合时，这有限个电磁激励单元的组合成阵列形式，进行同时或相控阵激励；
9、按照权利要求8所述超声导波复合式无损检测装置，其特征在于：所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的用于激励产生发射导波(901)的零部件与用于接收反射回波(902)的压电装置二者之间为分别独立布置的分体关系或者二者固定在一起成为一个整体。
10、按照权利要求8或9所述超声导波复合式无损检测装置，其特征在于：
在所述超声导波复合式无损检测装置中，用于接收反射回波的接收装置(4)具体是压电传感接收阵列(7)，所述压电传感接收阵列(7)中包含有以下三类压电传感器中的至少一类或者某种任意组合：厚度振动模压电陶瓷(401)，长度振动模压电陶瓷(402)，将厚度振动模压电陶瓷(401)与长度振动模压电陶瓷(402)组装在一起构成的复合接收单元；
所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的压电传感接收阵列(7)中共包含有至少1个压电接收单元；
按照使用方法，所述的压电传感接收阵列(7)具体为以下三类传感器阵列其中之一或其任意一种组合：检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列(601)，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列(602)，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列(603)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810013047A CN101666783A (zh) | 2008-09-01 | 2008-09-01 | 超声导波复合式无损检测方法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810013047A CN101666783A (zh) | 2008-09-01 | 2008-09-01 | 超声导波复合式无损检测方法及其装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101666783A true CN101666783A (zh) | 2010-03-10 |
Family
ID=41803495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200810013047A Pending CN101666783A (zh) | 2008-09-01 | 2008-09-01 | 超声导波复合式无损检测方法及其装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101666783A (zh) |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102253121A (zh) * | 2011-03-24 | 2011-11-23 | 北京工业大学 | 用于冷凝器不锈钢波纹管的导波检测方法 |
| CN103217475A (zh) * | 2013-03-18 | 2013-07-24 | 北京交通大学 | 一种无缝线路钢轨的检测装置 |
| CN103675099A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-03-26 | 杭州浙大精益机电技术工程有限公司 | 基于磁致伸缩扭转导波的轨底缺陷监测***和方法 |
| CN103837580A (zh) * | 2014-03-17 | 2014-06-04 | 中国科学院电工研究所 | 一种基于超声和电磁超声相结合的双模无损检测方法及装置 |
| CN104502452A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 江苏大学 | 一种基于超声导波驱动/传感阵列的结构损伤评估方法 |
| CN104990984A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-10-21 | 华中科技大学 | 一种提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置及方法 |
| CN105564459A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-11 | 中国铁路总公司 | 基于超声导波和应变片的无缝钢轨应力检测装置和方法 |
| CN105651856A (zh) * | 2014-11-13 | 2016-06-08 | 广东核电合营有限公司 | 管道腐蚀在线检查的装置及方法 |
| CN105987950A (zh) * | 2015-03-18 | 2016-10-05 | 富士重工业株式会社 | 超声波探伤***、超声波探伤方法及航空器零件制造方法 |
| CN107727284A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-02-23 | 浙江大学 | 注塑机拉杆健康状态的超声波检测方法和装置 |
| RU2655985C1 (ru) * | 2017-07-13 | 2018-05-30 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Способ ультразвукового неразрушающего контроля целостности резервуаров и аппаратура для его осуществления |
| RU2655983C1 (ru) * | 2017-07-13 | 2018-05-30 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Способ ультразвукового эхо-импульсного неразрушающего контроля трубопроводов и аппаратура для его осуществления |
| CN108107105A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 武汉科技大学 | 一种基于压电陶瓷的钢板损伤及焊缝缺陷检测方法及装置 |
| CN109187752A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-11 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 检测电梯曳引钢带的磁致伸缩导波传感器及其检测方法 |
| CN109238354A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-18 | 北京理工大学 | 一种超声导波锚杆质量无损检测仪 |
| CN110553156A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-10 | 清华大学 | 管道超声导波压缩感知健康监测方法 |
| CN110940732A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-03-31 | 华东交通大学 | 一种钢轨结构腐蚀在线监测与评价方法 |
| CN111850387A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-30 | 清华大学 | 用于导波检测的磁致伸缩复合材料及其制备方法和应用 |
| CN112098522A (zh) * | 2020-09-10 | 2020-12-18 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 钢丝绳拉力缺陷检测方法 |
| CN112198172A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-08 | 中铁大桥局集团有限公司 | 一种桥梁拉索钢丝损伤检测方法及检测装置 |
| US11156587B2 (en) * | 2017-08-18 | 2021-10-26 | Jiangsu University | Flexible sensor with piezoelectric array applied for weld defect detection based on feature guided waves and its testing method |
| CN113567539A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-10-29 | 广西电网有限责任公司玉林供电局 | 一种杆塔地脚螺栓无损检测方法 |
-
2008
- 2008-09-01 CN CN200810013047A patent/CN101666783A/zh active Pending
Cited By (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102253121A (zh) * | 2011-03-24 | 2011-11-23 | 北京工业大学 | 用于冷凝器不锈钢波纹管的导波检测方法 |
| CN103217475B (zh) * | 2013-03-18 | 2015-12-02 | 北京交通大学 | 一种无缝线路钢轨的检测装置 |
| CN103217475A (zh) * | 2013-03-18 | 2013-07-24 | 北京交通大学 | 一种无缝线路钢轨的检测装置 |
| CN103675099A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-03-26 | 杭州浙大精益机电技术工程有限公司 | 基于磁致伸缩扭转导波的轨底缺陷监测***和方法 |
| CN103675099B (zh) * | 2013-12-16 | 2016-05-04 | 杭州浙达精益机电技术股份有限公司 | 基于磁致伸缩扭转导波的轨底缺陷监测***和方法 |
| CN103837580A (zh) * | 2014-03-17 | 2014-06-04 | 中国科学院电工研究所 | 一种基于超声和电磁超声相结合的双模无损检测方法及装置 |
| CN105651856A (zh) * | 2014-11-13 | 2016-06-08 | 广东核电合营有限公司 | 管道腐蚀在线检查的装置及方法 |
| CN104502452A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 江苏大学 | 一种基于超声导波驱动/传感阵列的结构损伤评估方法 |
| CN104502452B (zh) * | 2014-12-17 | 2017-06-06 | 江苏大学 | 一种基于超声导波驱动/传感阵列的结构损伤评估方法 |
| CN105987950B (zh) * | 2015-03-18 | 2020-07-14 | 株式会社斯巴鲁 | 超声波探伤***、超声波探伤方法及航空器零件制造方法 |
| CN105987950A (zh) * | 2015-03-18 | 2016-10-05 | 富士重工业株式会社 | 超声波探伤***、超声波探伤方法及航空器零件制造方法 |
| US10481131B2 (en) | 2015-03-18 | 2019-11-19 | Subaru Corporation | Ultrasonic test system, ultrasonic test method and method of manufacturing aircraft part |
| CN104990984A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-10-21 | 华中科技大学 | 一种提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置及方法 |
| CN104990984B (zh) * | 2015-07-27 | 2017-11-17 | 华中科技大学 | 一种提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置及方法 |
| CN105564459A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-11 | 中国铁路总公司 | 基于超声导波和应变片的无缝钢轨应力检测装置和方法 |
| CN105564459B (zh) * | 2015-12-14 | 2017-11-10 | 中国铁路总公司 | 基于超声导波和应变片的无缝钢轨应力检测装置和方法 |
| RU2655983C1 (ru) * | 2017-07-13 | 2018-05-30 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Способ ультразвукового эхо-импульсного неразрушающего контроля трубопроводов и аппаратура для его осуществления |
| RU2655985C1 (ru) * | 2017-07-13 | 2018-05-30 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Способ ультразвукового неразрушающего контроля целостности резервуаров и аппаратура для его осуществления |
| US11156587B2 (en) * | 2017-08-18 | 2021-10-26 | Jiangsu University | Flexible sensor with piezoelectric array applied for weld defect detection based on feature guided waves and its testing method |
| CN107727284A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-02-23 | 浙江大学 | 注塑机拉杆健康状态的超声波检测方法和装置 |
| CN107727284B (zh) * | 2017-10-27 | 2023-10-20 | 浙江大学 | 注塑机拉杆健康状态的超声波检测方法和装置 |
| CN108107105A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 武汉科技大学 | 一种基于压电陶瓷的钢板损伤及焊缝缺陷检测方法及装置 |
| CN109238354A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-18 | 北京理工大学 | 一种超声导波锚杆质量无损检测仪 |
| CN109187752A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-11 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 检测电梯曳引钢带的磁致伸缩导波传感器及其检测方法 |
| CN110553156A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-10 | 清华大学 | 管道超声导波压缩感知健康监测方法 |
| CN110940732B (zh) * | 2019-12-30 | 2022-03-01 | 华东交通大学 | 一种钢轨结构腐蚀在线监测与评价方法 |
| CN110940732A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-03-31 | 华东交通大学 | 一种钢轨结构腐蚀在线监测与评价方法 |
| CN111850387A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-30 | 清华大学 | 用于导波检测的磁致伸缩复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111850387B (zh) * | 2020-07-08 | 2021-10-26 | 清华大学 | 用于导波检测的磁致伸缩复合材料及其制备方法和应用 |
| CN112098522A (zh) * | 2020-09-10 | 2020-12-18 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 钢丝绳拉力缺陷检测方法 |
| CN112098522B (zh) * | 2020-09-10 | 2022-08-12 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 钢丝绳拉力缺陷检测方法 |
| US11852610B2 (en) | 2020-09-10 | 2023-12-26 | Harbin Institute Of Technology, Shenzhen | Method for detecting tension force defect of steel cable |
| CN112198172B (zh) * | 2020-09-30 | 2022-06-07 | 中铁大桥局集团有限公司 | 一种桥梁拉索钢丝损伤检测方法及检测装置 |
| CN112198172A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-08 | 中铁大桥局集团有限公司 | 一种桥梁拉索钢丝损伤检测方法及检测装置 |
| CN113567539A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-10-29 | 广西电网有限责任公司玉林供电局 | 一种杆塔地脚螺栓无损检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201322742Y (zh) | 超声导波复合式无损检测装置 | |
| CN101666783A (zh) | 超声导波复合式无损检测方法及其装置 | |
| Marcantonio et al. | Ultrasonic waves for materials evaluation in fatigue, thermal and corrosion damage: A review | |
| US5457994A (en) | Nondestructive evaluation of non-ferromagnetic materials using magnetostrictively induced acoustic/ultrasonic waves and magnetostrictively detected acoustic emissions | |
| US5456113A (en) | Nondestructive evaluation of ferromagnetic cables and ropes using magnetostrictively induced acoustic/ultrasonic waves and magnetostrictively detected acoustic emissions | |
| KR100476848B1 (ko) | 강자성체로 된 판상 구조의 원거리 범위 검사 방법 및 장치 | |
| CN103353479B (zh) | 一种电磁超声纵向导波与漏磁检测复合的检测方法 | |
| CN206489114U (zh) | 多模式电磁超声与漏磁检测的传感器以及*** | |
| Ma et al. | Excitation and detection of shear horizontal waves with electromagnetic acoustic transducers for nondestructive testing of plates | |
| CN106641734B (zh) | 一种基于l型波导结构的高温管道超声导波在线检测装置 | |
| US8358126B2 (en) | Magnetostrictive sensor for tank floor inspection | |
| Kwun et al. | Long-range guided wave inspection of structures using the magnetostrictive sensor | |
| NO344220B1 (no) | System for å måle skjærspenning i brønnrør | |
| US10527590B2 (en) | Apparatus and method for inspecting a pipeline | |
| CN102661995A (zh) | 一种电磁超声与漏磁复合的检测方法 | |
| CN103235046A (zh) | 一种单向发射电磁超声表面波换能器及采用该换能器检测金属表面缺陷方法 | |
| Fang et al. | Axial magnetized patch for efficient transduction of longitudinal guided wave and defect identification in concrete‐covered pipe risers | |
| CN101393172A (zh) | 非线性共振声谱法无损检测固体中的裂纹 | |
| Cawley | Guided waves in long range nondestructive testing and structural health monitoring: Principles, history of applications and prospects | |
| Na et al. | EMAT-based inspection of concrete-filled steel pipes for internal voids and inclusions | |
| Kurz et al. | NDT for need based maintenance of bridge cables, ropes and pre-stressed elements | |
| Elwalwal et al. | Crack inspection using guided waves (GWs)/structural health monitoring (SHM) | |
| CN109470774A (zh) | 基于铝板缺陷检测的超声导波聚焦换能器 | |
| KR102203609B1 (ko) | 전자기음향 트랜스듀서 및 이를 포함하는 배관 검사 장치 | |
| Kuansheng et al. | A new frequency-tuned longitudinal wave transducer for nondestructive inspection of pipes based on magnetostrictive effect |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100310 |