CN205593975U - 超声相控阵轮式探测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超声相控阵轮式探测装置，其包括机架、探头轴、相控阵超声探头和轮状容器，探头轴安装在机架上，相控阵超声探头安装在探头轴上，轮状容器可转动安装在探头轴上，轮状容器中填充有耦合剂，相控阵超声探头位于轮状容器中且浸没在耦合剂中；相控阵超声探头具有多个能独立激发的晶片。本实用新型不仅探伤全面，能检出不同方位及取向的缺陷；而且工作高效，能同时观测一定面积的扫查图像。此外，本实用新型的操作也较为简便。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波探测装置，具体涉及一种超声相控阵轮式探测装置。
背景技术
超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查工件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小；超声波探伤广泛地应用在制造业、钢铁冶金业、金属加工业、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域，也广泛应用于航空航天、铁路交通、锅炉压力容器等领域的在役安全检查与寿命评估。
对于薄板工件，传统的做法是采用普通单晶片探头手工进行探测，探头探测的覆盖范围是一条声束线；探测时，先在薄板工件表面加入耦合剂，然后通过在薄板工件表面来回移动探头来实现面积的覆盖。这种方式虽然能实现对工件进行探伤，但是因移动范围和声束角度有限，对方向不利的缺陷或远离声束轴线位置的缺陷易漏检，且无法同时观测一定面积的扫查图像，工作效率较低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种探伤全面、工作高效、操作简便的超声相控阵轮式探测装置。采用的技术方案如下：
一种超声相控阵轮式探测装置，其特征在于包括机架、探头轴、相控阵超声探头和轮状容器，探头轴安装在机架上，相控阵超声探头安装在探头轴上，轮状容器可转动安装在探头轴上，轮状容器中填充有耦合剂，相控阵超声探头位于轮状容器中且浸没在耦合剂中，相控阵超声探头具有多个能独立激发的晶片。
采用这种结构后，相控阵超声探头发出的超声波通过耦合剂进入薄板工件的内部进行探测，相控阵超声探头接收回波信号并将其转换为电信号，送至超声相控阵仪器；检测工件时，只要在工件表面加入少量耦合剂，然后推动超声相控阵轮式探测装置沿检测方向行走即可进行探测。
优选方案中，上述轮状容器包括筒状轮胎、左端盖和右端盖，左端盖和右端盖均通过轴承安装在探头轴上，筒状轮胎的左端与左端盖连接，筒状轮胎的右端与右端盖连接。
更优选方案中，上述轮状容器还包括左锁紧环和右锁紧环，左端盖右侧设有左支撑环，左支撑环与左端盖一体连接或固定连接，右端盖左侧设有右支撑环，右支撑环与右端盖一体连接或固定连接；筒状轮胎的左端套接在左支撑环上，筒状轮胎的右端套接在右支撑环上，左锁紧环安装在筒状轮胎左端的外侧，右锁紧环安装在筒状轮胎右端的外侧；筒状轮胎左端、右端的外表面上均设有环形凸起，左锁紧环的内表面上设有与筒状轮胎左端的环形凸起卡接配合的环形卡槽，右锁紧环的内表面上设有与筒状轮胎右端的环形凸起卡接配合的环形卡槽。上述左支撑环、右支撑环共同对筒状轮胎加以支撑，左锁紧环和左支撑环共同将筒状轮胎左端夹紧，右锁紧环和右支撑环共同将筒状轮胎右端夹紧。
上述耦合剂可采用去离子水、机油或甘油等；上述筒状轮胎可采用声阻抗与耦合剂匹配的材料制成。
优选方案中，上述多个晶片沿探头轴的轴线方向等间距排列。
优选方案中，上述轮状容器两端分别安装有密封圈。密封圈将轮状容器两端与探头轴之间的间隙密封，这样可防止轮状容器内的耦合剂泄漏，提高探测的稳定性和精确度。
优选方案中，上述探头轴上设有耦合剂注口和电缆线口。耦合剂注口用于填充耦合剂，电缆线口可供电缆线通过。
优选方案中，上述机架上可转动安装有后滚轮，后滚轮的轴线与探头轴的轴线相平行。后滚轮和轮状容器共同支撑超声相控阵轮式探测装置，使超声相控阵轮式探测装置的行走更加平稳。
更优选方案中，上述机架上安装有编码器，编码器与后滚轮或轮状容器紧密接触。编码器可读取步进数据，用于记录相控阵超声探头的运动轨迹，实现C扫描成像，方便确定工件缺陷的位置，从而提高工作效率。
优选方案中，上述探头轴可转动安装在机架上，机架的一侧设有调节板和固定螺栓，调节板的一端与探头轴的一端固定相接，调节板上设有弧形孔，固定螺栓的螺杆处在弧形孔中。当旋转调节板时，可使探头轴绕其轴线进行旋转，以此来调节相控阵超声探头的角度；调节好探头轴的角度后，旋紧固定螺栓，将调节板及探头轴固定在机架上。当遇到不同的曲率半径的工件时，可采用上述方式调节探头的角度，使其灵敏度达到最高，效果最佳。
优选上述机架上安装有把手，可供操作人员手持进行探伤，使操作更简便。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：1.检测工件时，只要在工件表面加入少量耦合剂，然后推动超声相控阵轮式探测装置沿检测方向行走即可进行实现探测，使操作更为简便；2. 本实用新型不仅能检出不同方位及取向的缺陷，而且能同时观测一定面积的扫查图像，使探伤更全面、工作更高效；3.通过将相控阵超声探头置于轮状容器中，可避免探头与薄板工件直接接触，减少探头表面层的磨损，有效地延长了探头的寿命。
附图说明
图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；
图2是图1所示优选实施例的俯视图；
图3是图1所示优选实施例的右视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，这种超声相控阵轮式探测装置包括机架1、探头轴2、相控阵超声探头3、轮状容器4、后滚轮9、编码器10和把手13；编码器10和把手13均安装在机架1上，探头轴2安装在机架1上，相控阵超声探头3安装在探头轴2上，轮状容器4可转动安装在探头轴2上，轮状容器4中填充有耦合剂5，相控阵超声探头3位于轮状容器4中且浸没在耦合剂5中，探头轴2上设有耦合剂注口8和电缆线口17；后滚轮9可转动安装在机架1上，后滚轮9的轴线与探头轴2的轴线相平行，编码器10与后滚轮9紧密接触；轮状容器4的左端安装有密封圈7，密封圈7将轮状容器4的左端与探头轴2之间的间隙密封；轮状容器4的右端安装有密封圈15，密封圈15将轮状容器4的右端与探头轴2之间的间隙密封；相控阵超声探头3具有64个能独立激发的晶片，晶片由压电材料制成，频率为5MHz，晶片沿探头轴2的轴线方向等间距排列，晶片间距为0.8mm。
轮状容器4包括筒状轮胎41、左端盖42、右端盖43、左锁紧环44和右锁紧环45，左端盖42通过轴承6安装在探头轴2上，右端盖43通过轴承16安装在探头轴2上；左端盖42的右侧设有左支撑环46，左支撑环46与左端盖42一体连接或固定连接，右端盖43的左侧设有右支撑环47，右支撑环47与右端盖43一体连接或固定连接；筒状轮胎41的左端套接在左支撑环46上，筒状轮胎41的右端套接在右支撑环47上，左锁紧环44安装在筒状轮胎41的左端的外侧，右锁紧环45安装在筒状轮胎41的右端的外侧；筒状轮胎41的左端的外表面上设有环形凸起411，筒状轮胎41的右端的外表面上设有环形凸起412，左锁紧环44的内表面上设有与环形凸起411卡接配合的环形卡槽441，右锁紧环45的内表面上设有与环形凸起412卡接配合的环形卡槽451。左支撑环46、右支撑环47共同对筒状轮胎41加以支撑，左锁紧环44和左支撑环46共同将筒状轮胎41的左端夹紧，右锁紧环48和右支撑环47共同将筒状轮胎41的右端夹紧，从而使筒状轮胎41的左端与左端盖42连接，使筒状轮胎41的右端与右端盖43连接。
本实施例中，耦合剂5采用去离子水；筒状轮胎41可采用声阻抗与去离子水匹配的材料制成。
如图3所示，本实施例中，探头轴2可转动安装在机架1上，机架1的一侧设有调节板11和固定螺栓12，调节板11的一端与探头轴2的一端固定相接，调节板11上设有弧形孔14，固定螺栓12的螺杆处在弧形孔14中。当旋转调节板11时，可使探头轴2绕其轴线进行旋转，以此来调节相控阵超声探头3的角度；调节好探头轴2的角度后，旋紧固定螺栓12，将调节板11及探头轴2固定在机架1上。当遇到不同的曲率半径的工件时，可采用上述方式调节探头的角度，使其灵敏度达到最高，效果最佳。
下面简述一下本探测装置的工作过程：
根据被检测工件的具体情况，可通过旋转调节板11来调节相控阵超声探头3的角度，使相控阵超声探头3的探头平面垂直于工件的被检测面，调节好探头轴2的角度后，旋紧固定螺栓12，将调节板11及探头轴2固定在机架1上。
在检测工件时，在工件的表面喷洒上少量去离子水，通过把手13推动探测装置沿检测方向行走（后滚轮9与轮状容器4同时向前滚动行走）；相控阵超声探头3发出的超声波会通过去离子水和筒状轮胎41进入工件的内部进行探测，相控阵超声探头3接收回波信号并将其转换为电信号，送至超声相控阵仪器；在后滚轮9转动过程中，编码器10读取其步进数据，以此来记录相控阵超声探头3的运动轨迹，实现C扫描成像。
从靠近电缆线口17的一端开始，相控阵超声探头3上的晶片排列序号依次为1、2、３、…、６４；采用相控阵方式激励相控阵超声探头3时，第１次激励的晶片为序号１至８，第２次为２至９，第３次为３至１０，…,第57次为57至64，第1次至第8次激励相控阵超声探头3采集的信号作为探头耦合情况的判断信号，第9次至第57次激励相控阵超声探头3采集的信号作为工件检测缺陷判断的信号。
最后，根据超声相控阵仪器接收的探头信号和编码器反馈的数据来确定被检测工件的缺陷情况及其位置。
本实用新型并不局限于上述具体实施方式，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落在本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种超声相控阵轮式探测装置，其特征在于包括机架、探头轴、相控阵超声探头和轮状容器，探头轴安装在机架上，相控阵超声探头安装在探头轴上，轮状容器可转动安装在探头轴上，轮状容器中填充有耦合剂，相控阵超声探头位于轮状容器中且浸没在耦合剂中，相控阵超声探头具有多个能独立激发的晶片。
2.根据权利要求1所述的超声相控阵轮式探测装置，其特征在于：所述轮状容器包括筒状轮胎、左端盖和右端盖，左端盖和右端盖均通过轴承安装在所述探头轴上，筒状轮胎的左端与左端盖连接，筒状轮胎的右端与右端盖连接。
3.根据权利要求2所述的超声相控阵轮式探测装置，其特征在于：所述轮状容器还包括左锁紧环和右锁紧环，左端盖右侧设有左支撑环，左支撑环与左端盖一体连接或固定连接，右端盖左侧设有右支撑环，右支撑环与右端盖一体连接或固定连接；筒状轮胎的左端套接在左支撑环上，筒状轮胎的右端套接在右支撑环上，左锁紧环安装在筒状轮胎左端的外侧，右锁紧环安装在筒状轮胎右端的外侧；筒状轮胎左端、右端的外表面上均设有环形凸起，左锁紧环的内表面上设有与筒状轮胎左端的环形凸起卡接配合的环形卡槽，右锁紧环的内表面上设有与筒状轮胎右端的环形凸起卡接配合的环形卡槽。
4.根据权利要求1-3任一项所述的超声相控阵轮式探测装置，其特征在于：所述多个晶片沿所述探头轴的轴线方向等间距排列。
5.根据权利要求1-3任一项所述的超声相控阵轮式探测装置，其特征在于：所述机架上可转动安装有后滚轮，后滚轮的轴线与探头轴的轴线相平行。
6.根据权利要求5所述的超声相控阵轮式探测装置，其特征在于：所述机架上安装有编码器，编码器与所述后滚轮或轮状容器紧密接触。
7.根据权利要求1-3任一项所述的超声相控阵轮式探测装置，其特征在于：所述探头轴可转动安装在机架上，机架的一侧设有调节板和固定螺栓，调节板的一端与所述探头轴的一端固定相接，调节板上设有弧形孔，固定螺栓的螺杆处在弧形孔中。
8.根据权利要求1-3任一项所述的超声相控阵轮式探测装置，其特征在于：所述机架上安装有把手。
9.根据权利要求1-3任一项所述的超声相控阵轮式探测装置，其特征在于：所述轮状容器两端分别安装有密封圈。
10.根据权利要求1-3任一项所述的超声相控阵轮式探测装置，其特征在于：所述探头轴上设有耦合剂注口和电缆线口。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109142543A (zh) * | 2018-07-19 | 2019-01-04 | 广东汕头超声电子股份有限公司 | 一种自动爬行扫查小车 |
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| CN109142543B (zh) * | 2018-07-19 | 2021-09-28 | 广东汕头超声电子股份有限公司 | 一种应用于火车轮面缺陷的在线检测的自动爬行扫查小车 |
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