專利名稱：一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳熱管內(nèi)壁缺陷檢測(cè)儀器，屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器。
背景技術(shù)：
目前，世界上公知的傳熱管缺陷檢測(cè)用的渦流傳感器是由渦流探頭、電子儀器和機(jī)械手組成。將渦流內(nèi)穿式探頭送到被測(cè)傳熱管內(nèi)需檢查的部位，無(wú)論采用內(nèi)穿式或外套式傳感器，它們都因傳感器不同而各具特點(diǎn)。其原理是借助電磁渦流場(chǎng)的區(qū)別來(lái)確定缺陷位置或缺陷大小，出現(xiàn)特別的李薩茹圖形，表示被測(cè)管的探頭送到的部位有缺陷。
但是，渦流檢測(cè)檢查速度慢、必須把探頭送到被測(cè)位置才能檢測(cè)，而且一般不能區(qū)分有磁性黑色金屬管件和無(wú)法產(chǎn)生渦流場(chǎng)的管件，給檢測(cè)造成困難，容易造成漏檢，從而使檢測(cè)效果不好，檢測(cè)效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，通過。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，所述傳感器包括由向被測(cè)管道發(fā)射電磁導(dǎo)行波的漸變圓管、過渡式矩形管、耦合器主干和分支、信號(hào)源輸入器、采集信號(hào)輸出器、輸入接頭與輸出接頭組成；所述漸變圓管的圓錐形管口完成超高頻導(dǎo)行波信號(hào)的發(fā)射和接收；所述信號(hào)源輸入器和采集信號(hào)輸出器內(nèi)腔加工成矩形波導(dǎo)，并在所述波導(dǎo)腔內(nèi)設(shè)有探針；所述過渡式矩形管一端與所述漸變圓管連接，另一端連接所述耦合器主干一端，且中部與所述耦合器分支一端連接；所述耦合器主干另一端連接所述輸入接頭，所述輸入接頭電連接所述信號(hào)源輸入器；所述耦合器分支另一端連接所述輸出接頭，所述輸出接頭電連接所述采集信號(hào)輸出器；所述輸出接頭與輸入接頭通過電纜接頭電連接。優(yōu)選的，所述漸變圓管與被測(cè)傳熱金屬管口徑相適配。優(yōu)選的，所述信號(hào)源輸入器輸入電纜和所述采集信號(hào)輸出器的輸出電纜要限制長(zhǎng)度。優(yōu)選的，所述輸出接頭和所述輸入接頭均為探針型換能器。從上述的技術(shù)方案能夠看出，本發(fā)明所公開的一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，通過在外殼保護(hù)的內(nèi)部整個(gè)傳感器能量轉(zhuǎn)換過程中，來(lái)自超高頻信號(hào)源，經(jīng)超高頻信號(hào)輸出器、過渡式矩形管和漸變圓管后，向被測(cè)管道發(fā)射電磁導(dǎo)行波，單向耦合器分支耦合部分反射自被測(cè)傳熱管缺陷的信號(hào)、由采集信號(hào)源輸入器送到分析處理器等組成的顯示裝置，能夠區(qū)別傳熱管內(nèi)不同缺陷，不僅能快速檢測(cè)出被測(cè)傳熱管是否存在缺陷，而且能方便地區(qū)分有磁性黑色金屬管件和無(wú)法產(chǎn)生渦流場(chǎng)的管件，更可貴的是完全不需要機(jī)器人把傳感器(探頭)送達(dá)被測(cè)傳熱管內(nèi)部，且檢測(cè)時(shí)具有快速、準(zhǔn)確、精度高、無(wú)污染，非接觸、非破壞檢測(cè)等特點(diǎn)。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖；圖I為本發(fā)明實(shí)施例所公開的一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所公開的一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器中采集信號(hào)輸出器的縱剖面圖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所公開的一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器中信號(hào)源 輸入器的縱剖面圖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的數(shù)字或字母所表示的相應(yīng)部件的名稱I、被測(cè)管道2、漸變圓管 3、過渡式矩形管4、稱合器主干 5、稱合器分支 6、信號(hào)源輸入器7、采集信號(hào)輸出器71、探針8、輸入接頭9、輸出接頭
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)的范圍。本發(fā)明公開了一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，以達(dá)到能夠區(qū)別傳熱管內(nèi)不同缺陷，不僅能快速檢測(cè)出被測(cè)傳熱管是否存在缺陷，而且能方便地區(qū)分有磁性黑色金屬管件和無(wú)法產(chǎn)生渦流場(chǎng)的管件，更可貴的是完全不需要機(jī)器人把傳感器(探頭)送達(dá)被測(cè)傳熱管內(nèi)部，且檢測(cè)時(shí)具有快速、準(zhǔn)確、精度高、無(wú)污染，非接觸、非破壞檢測(cè)等特點(diǎn)的目的。實(shí)施例.如圖I、圖2和圖3所示，一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，包括由向被測(cè)管道I發(fā)射電磁導(dǎo)行波的漸變圓管2、過渡式矩形管3、耦合器主干4和耦合器分支5、信號(hào)源輸入器6、采集信號(hào)輸出器7、輸入接頭8與輸出接頭9組成；所述漸變圓管2的圓錐形管口完成超高頻導(dǎo)行波信號(hào)的發(fā)射和接收；所述信號(hào)源輸入器6和采集信號(hào)輸出器7內(nèi)腔加工成矩形波導(dǎo)，并在所述波導(dǎo)腔內(nèi)設(shè)有探針71 ;所述過渡式矩形管3 —端與所述漸變圓管2連接，另一端連接所述耦合器主干4 一端，且中部與所述耦合器分支5 —端連接；所述耦合器主干4另一端連接所述輸入接頭8，所述輸入接頭8電連接所述信號(hào)源輸入器6 ;所述耦合器分支5另一端連接所述輸出接頭9，所述輸出接頭9電連接所述采集信號(hào)輸出器I ;所述輸出接頭9與輸入接頭8通過電纜接頭電連接。其中，所述漸變圓管2與被測(cè)傳熱金屬管I 口徑相適配；所述信號(hào)源輸入器6輸入電纜和所述采集信號(hào)輸出器7的輸出電纜要限制長(zhǎng)度；所述輸出接頭9和所述輸入接頭8均為探針型換能器。在圖I中，漸變圓管2的圓錐形管口設(shè)計(jì)成適配的端口，用來(lái)完成超高頻導(dǎo)行波信號(hào)的發(fā)射和接收，經(jīng)嚴(yán)格精加工成平衡線式，解決了連接的平衡與非平衡的轉(zhuǎn)換，抑制了信號(hào)的干擾。過渡式矩形管3的結(jié)構(gòu)，根據(jù)采用工作頻率，設(shè)計(jì)不同系列的口徑，以適用于不同口徑尺寸的被測(cè)傳熱金屬管。信號(hào)輸出器7和采集信號(hào)源輸入器6，兩者內(nèi)腔精密加工成矩形波導(dǎo)，在波導(dǎo)腔內(nèi)加探針71。相對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)壁上加有匹配調(diào)諧螺釘。在圖I和圖2中，在信號(hào)輸出器7和采集信號(hào)源輸入器6中，由探針型換能器結(jié)構(gòu)形式組成，實(shí)現(xiàn)從信號(hào)源來(lái)的能量向波導(dǎo)管的轉(zhuǎn)換；也從來(lái)自反射信號(hào)能量經(jīng)探針型換能器向同軸電纜的轉(zhuǎn)換。除了通過結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整，使同軸-矩形波導(dǎo)換能器在工作頻帶內(nèi)達(dá)到有較好的匹配。還可通過調(diào)諧螺釘?shù)奈恢茫材苓M(jìn)行阻抗匹配。在外殼保護(hù)的內(nèi)部整個(gè)傳感器能量轉(zhuǎn)換過程中，探頭與被測(cè)傳熱管I進(jìn)行插入式連接。電纜由輸入、輸出兩根組成，輸入電纜兩端分別接本傳感器和外置的信號(hào)源；輸出電纜兩端分別接本傳感器和外設(shè)的分析儀，輸入接頭與耦合器主干4電連接，輸出接頭與耦·合器分支5電連接?？紤]到電磁波的衰減，輸入、輸出兩根連接電纜長(zhǎng)度要受到限制，不能太長(zhǎng)。同傳感器電連接的輸入接頭與輸出接頭，分別為探針型換能器，這是將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體做成探針的形式從波導(dǎo)的寬邊插入到波導(dǎo)腔中，在探針頂部加一圓盤，波導(dǎo)的一端口短路，另一端口輸出。在波導(dǎo)腔內(nèi)加若干調(diào)諧螺釘。參見下面表一，通過調(diào)整下列三個(gè)尺寸來(lái)達(dá)到同軸-矩形波導(dǎo)傳感器在工作頻帶內(nèi)有較好的匹配(I)探針到短路端的距離j ; (2)探針的長(zhǎng)度L ； (3)探針頂部圓盤的厚度h和直徑d ； (4)調(diào)諧螺釘?shù)奈恢?。?biāo)準(zhǔn)的微波高頻連接器(SMA)接頭其外徑cpl 4. I mm，內(nèi)徑q>2 I. 3 mm，而介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)e r = 2. 08。其截止頻率大概在18GHz左右。設(shè)計(jì)了一個(gè)從波導(dǎo)型號(hào)為BJ 220的標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口到內(nèi)外徑為I. 3mm和4. Imm的同軸線的探針型傳感器。標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)BJ220的工作頻率為17.6-26. 7GHz，其范圍已經(jīng)超過微波高頻連接器(SMA)接頭的工作頻率范圍。通過軟件仿真可知，由于傳感器的工作頻段超過SMA接頭的工作頻率，同軸接頭內(nèi)部產(chǎn)生的高次模TEl I，高次模在25. 9GHz和28. IGHz產(chǎn)生諧振尖峰，導(dǎo)致傳感器的反射系數(shù)急劇增大。通過結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整，使同軸-矩形波導(dǎo)換能器在工作頻帶內(nèi)達(dá)到有較好的匹配。如表一中探針的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、探針頂部圓盤的厚度h和直徑D、探針到短路端的距離j ;圓孔的厚度和直徑分別為n和d。見結(jié)構(gòu)參數(shù)表I。表一結(jié)構(gòu)參數(shù)表
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，其特征在于，所述傳感器包括由向被測(cè)管道發(fā)射電磁導(dǎo)行波的漸變圓管、過渡式矩形管、耦合器主干和分支、信號(hào)源輸入器、采集信號(hào)輸出器、輸入接頭與輸出接頭組成；所述漸變圓管的圓錐形管口完成超高頻導(dǎo)行波信號(hào)的發(fā)射和接收；所述信號(hào)源輸入器和采集信號(hào)輸出器內(nèi)腔加工成矩形波導(dǎo)，并在所述波導(dǎo)腔內(nèi)設(shè)有探針；所述過渡式矩形管一端與所述漸變圓管連接，另一端連接所述耦合器主干一端，且中部與所述耦合器分支一端連接；所述耦合器主干另一端連接所述輸入接頭，所述輸入接頭電連接所述信號(hào)源輸入器；所述耦合器分支另一端連接所述輸出接頭，所述輸出接頭電連接所述采集信號(hào)輸出器；所述輸出接頭與輸入接頭通過電纜接頭電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，其特征在于，所述漸變圓管與被測(cè)傳熱金屬管口徑相適配。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，其特征在于，所述信號(hào)源輸入器輸入電纜和所述采集信號(hào)輸出器的輸出電纜要限制長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，其特征在于，所述輸 出接頭和所述輸入接頭均為探針型換能器。
全文摘要
本發(fā)明的用于檢測(cè)傳熱管內(nèi)壁缺陷的傳感器，包括由向被測(cè)管道發(fā)射電磁導(dǎo)行波的漸變圓管、過渡式矩形管、耦合器主干和分支、信號(hào)源輸入器、采集信號(hào)輸出器、輸入接頭與輸出接頭組成；漸變圓管的圓錐形管口完成超高頻導(dǎo)行波信號(hào)的發(fā)射和接收；信號(hào)源輸入器和采集信號(hào)輸出器內(nèi)腔加工成矩形波導(dǎo)，并在波導(dǎo)腔內(nèi)設(shè)有探針；漸變圓管具備收發(fā)功能，將探針從波導(dǎo)插入到波導(dǎo)腔中，探針是伸入波導(dǎo)腔內(nèi)的同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體芯線做波導(dǎo)的探針，漸變圓管端口接收來(lái)自傳熱管的反射信號(hào)，通過主干通道和分支耦合器與矩形波導(dǎo)同軸換能器相連，經(jīng)采集信號(hào)源輸入器與外設(shè)分析處理器相接，具有檢測(cè)快速、準(zhǔn)確、精度高、無(wú)污染，非接觸、非破壞檢測(cè)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/82GK102798659SQ20111043110
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者王彩男, 周在杞, 韓旭鵬, 楊曙光 申請(qǐng)人:蘇州華亞電訊設(shè)備有限公司