本發(fā)明屬于超聲檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于T型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高溫管道超聲導(dǎo)波在線檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

管道作為五大運(yùn)輸工具之一，在運(yùn)輸液體、氣體、漿液等方面具有特殊的優(yōu)勢(shì)。然而，管道在長期使用中受沖刷和腐蝕的影響，導(dǎo)致管壁減薄并伴有缺陷產(chǎn)生，常常發(fā)生泄漏事故，不僅造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，而且會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。因此，對(duì)管道進(jìn)行無損檢測(cè)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

管道無損檢測(cè)技術(shù)有很多種,現(xiàn)階段應(yīng)用較多的是超聲法、漏磁法和渦流法。但是，常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)都存在一個(gè)嚴(yán)重的不足：檢測(cè)過程為逐點(diǎn)掃描式，檢測(cè)效率低下。因此，常規(guī)無損檢測(cè)方法不能有效的應(yīng)用于當(dāng)前工業(yè)中成千上萬公里的管道檢測(cè)中。

超聲導(dǎo)波可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳播，聲波衰減率較低，可以在短時(shí)間內(nèi)覆蓋大部分的檢測(cè)范圍，檢測(cè)效率較高，在管道檢測(cè)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，現(xiàn)階段超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)被大量應(yīng)用于管道無損檢測(cè)領(lǐng)域。然而，現(xiàn)階段的管道超聲導(dǎo)波檢測(cè)設(shè)備無法對(duì)管道進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)管道都工作在高溫高壓的運(yùn)輸環(huán)境中，超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置很難在高溫環(huán)境中正常運(yùn)行。因此，目前對(duì)管道的無損檢測(cè)均是在管道停止使用時(shí)進(jìn)行的，這樣會(huì)嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)高溫管道在線檢測(cè)的難點(diǎn)，提供一種基于T型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的管道超聲導(dǎo)波在線檢測(cè)裝置，該裝置通過長距離的T型波導(dǎo)，使超聲導(dǎo)波探頭遠(yuǎn)離高溫管道，從而工作在室溫環(huán)境中。超聲導(dǎo)波探頭可以激發(fā)出SH0模式的平板導(dǎo)波，SH0模式的導(dǎo)波通過T型波導(dǎo)后可以轉(zhuǎn)換為管道橫向模態(tài)導(dǎo)波在管道中傳播，全面檢測(cè)管道缺陷，具有很高的檢測(cè)效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于T型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高溫管道超聲導(dǎo)波在線檢測(cè)裝置，其特征在于：包括超聲導(dǎo)波探頭、T型波導(dǎo)、波導(dǎo)連接件和待檢測(cè)管道；所述超聲導(dǎo)波探頭用于產(chǎn)生SH0模式的平板導(dǎo)波，包括發(fā)射探頭和接收探頭；所述T型波導(dǎo)采用兩塊相同的T型薄鋼板分別作為發(fā)射波導(dǎo)和接收波導(dǎo)，發(fā)射波導(dǎo)和接收波導(dǎo)T型的一端分別纏繞在待檢測(cè)管道上，并使用波導(dǎo)連接件固定，T型鋼板的寬度d等于管道外圓的周長，發(fā)射波導(dǎo)和接收波導(dǎo)T型處的彎曲角度均為90度，保證波導(dǎo)的中心線與待檢測(cè)管道的軸線相垂直，發(fā)射波導(dǎo)和接收波導(dǎo)的另一端分別安裝對(duì)應(yīng)的發(fā)射探頭和接收探頭。

本發(fā)明所述的超聲導(dǎo)波探頭是基于磁致伸縮機(jī)制的周期性永磁鐵陣列式探頭，由周期性永磁鐵陣列和跑道型激勵(lì)線圈組成，周期性永磁鐵陣列提供靜態(tài)偏置磁場(chǎng)，跑道型激勵(lì)線圈提供交變磁場(chǎng)，通過磁致伸縮效應(yīng)可在T型波導(dǎo)中激發(fā)出SH0模式的平板導(dǎo)波。

本發(fā)明所述的跑道型激勵(lì)線圈緊貼在T型波導(dǎo)表面，周期性永磁鐵陣列安置于跑道型激勵(lì)線圈上方，通過永磁鐵陣列和鋼板波導(dǎo)之間的磁吸引力，使超聲導(dǎo)波探頭固定在波導(dǎo)表面。

本發(fā)明所述的波導(dǎo)連接件采用開口型圓環(huán)結(jié)構(gòu)，緊套在纏繞好的T型波導(dǎo)的待檢測(cè)管道的外側(cè)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果：本發(fā)明的一種基于T型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高溫管道超聲導(dǎo)波在線檢測(cè)裝置利用長距離的波導(dǎo)和超聲導(dǎo)波波型轉(zhuǎn)換特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫管道的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)；SH0模式的平板導(dǎo)波通過T型波導(dǎo)后轉(zhuǎn)換為管道橫向模態(tài)導(dǎo)波，可以在管道中遠(yuǎn)距離傳播，具有較高的檢測(cè)效率；T型波導(dǎo)通過波導(dǎo)連接件安裝在待檢測(cè)管道上，安裝方式較為簡便；超聲導(dǎo)波探頭通過磁吸引力固定在波導(dǎo)的一端，便于安裝和拆卸；超聲導(dǎo)波探頭遠(yuǎn)離管道的高溫高壓運(yùn)輸環(huán)境，提高了裝置的耐用性和穩(wěn)定性，并便于工作人員操作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于T型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高溫管道超聲導(dǎo)波在線檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的高溫管道超聲導(dǎo)波在線檢測(cè)裝置的超聲導(dǎo)波傳播示意圖。

圖3是本發(fā)明的用于激發(fā)SH0模式導(dǎo)波的周期性永磁鐵陣列式超聲探頭的俯視圖。

圖4是本發(fā)明的T型波導(dǎo)的安裝示意圖。

圖5是本發(fā)明的T型波導(dǎo)安裝前的俯視圖。

圖6是本發(fā)明的T型波導(dǎo)和波導(dǎo)連接件的安裝示意圖。

圖7是本發(fā)明的波導(dǎo)連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是帶有凹槽缺陷的待檢測(cè)管道的結(jié)構(gòu)示意圖。

在圖1至圖7中：

1-超聲導(dǎo)波探頭； 11-超聲導(dǎo)波發(fā)射探頭； 111-周期性永磁鐵陣列； 1111-S極永磁鐵；

1112-N極永磁鐵； 112-跑道型激勵(lì)線圈； 12-超聲導(dǎo)波接收探頭； 2-T型波導(dǎo)；

21-發(fā)射波導(dǎo)； 22-接收波導(dǎo)； 3-波導(dǎo)連接件； 31-螺栓通孔；

4-待檢測(cè)管道 41-管道凹槽缺陷； d-T型波導(dǎo)的寬度。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的高溫管道超聲導(dǎo)波在線檢測(cè)裝置不局限于實(shí)施例。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的一種基于T型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高溫管道超聲導(dǎo)波在線檢測(cè)裝置包括超聲導(dǎo)波探頭1、T型波導(dǎo)2、波導(dǎo)連接件3和待檢測(cè)管道4。超聲導(dǎo)波探頭1包括發(fā)射探頭11和接收探頭12，采用收發(fā)分離的方式激發(fā)和接收超聲波；T型波導(dǎo)2采用兩塊相同的T型薄鋼板分別作為發(fā)射波導(dǎo)21和接收波導(dǎo)22，發(fā)射波導(dǎo)21和接收波導(dǎo)22的T型的一端分別纏繞在待檢測(cè)管道4上，并使用波導(dǎo)連接件3固定，另一端分別安裝對(duì)應(yīng)的發(fā)射探頭11和接收探頭12，長距離的波導(dǎo)使超聲探頭遠(yuǎn)離高溫環(huán)境，便于對(duì)高溫管道進(jìn)行在線檢測(cè)；波導(dǎo)連接件3用于連接T型波導(dǎo)2和待檢測(cè)管道4，并起到固定波導(dǎo)的作用。

如圖3所示，所述的超聲導(dǎo)波探頭1是基于磁致伸縮機(jī)制的周期性永磁鐵陣列式探頭，由周期性永磁鐵陣列111和跑道型激勵(lì)線圈112組成，周期性永磁鐵陣列111共2列5行，由5個(gè)朝上的長方體S極永磁鐵1111和5個(gè)朝上的長方體N極永磁鐵1112交錯(cuò)周期排列組成，周期性永磁鐵陣列111提供靜態(tài)偏置磁場(chǎng)，跑道型激勵(lì)線圈112提供交變磁場(chǎng)，通過磁致伸縮效應(yīng)可在波導(dǎo)中激發(fā)出SH0模式的平板導(dǎo)波。

如圖3和圖4所示，所述的超聲導(dǎo)波探頭1安裝在T型波導(dǎo)2遠(yuǎn)離待檢測(cè)管道4的一端，超聲導(dǎo)波探頭1的中心線與T型波導(dǎo)2的中心線重合，跑道型激勵(lì)線圈112緊貼在波導(dǎo)表面，周期性永磁鐵陣列111安置于跑道型激勵(lì)線圈112上方，通過周期性永磁鐵陣列111和鋼板波導(dǎo)之間的磁吸引力，使超聲導(dǎo)波探頭1固定在T型波導(dǎo)2表面。

如圖4和圖5所示，所述的T型波導(dǎo)2由兩塊相同的T型薄鋼板組成，波導(dǎo)T型的一端緊緊纏繞在待檢測(cè)管道4的外表面上，T型鋼板的寬度d等于管道外圓的周長，即保證纏繞圈數(shù)恰好為一圈；將波導(dǎo)從T型處彎曲90度，使得波導(dǎo)的中心線與待檢測(cè)管道的軸線相垂直，保證超聲導(dǎo)波探頭遠(yuǎn)離高溫待檢測(cè)管道。

如圖1、圖6和圖7所示，所述的波導(dǎo)連接件3采用開口型圓環(huán)結(jié)構(gòu)，緊套在纏繞好的T型波導(dǎo)2的待檢測(cè)管道4的外側(cè)，波導(dǎo)連接件3含有螺栓通孔31，使用螺栓穿過通孔31并與螺母相配合，波導(dǎo)連接件3進(jìn)而固定T型波導(dǎo)2。波導(dǎo)連接件共2個(gè)，分別用于固定發(fā)射波導(dǎo)21和接收波導(dǎo)22。

如圖2和圖8所示，所述的待檢測(cè)管道4內(nèi)部存在缺陷，如圖中所示的管道凹槽缺陷41；所述的發(fā)射波導(dǎo)21和接收波導(dǎo)22安裝在待檢測(cè)管道4上的位置要位于待檢測(cè)缺陷的同側(cè)。

如圖2所示，所述的超聲導(dǎo)波發(fā)射探頭11會(huì)在發(fā)射波導(dǎo)21中激發(fā)出SH0模式的平板導(dǎo)波，其振動(dòng)方向垂直于聲波的傳播方向；當(dāng)SH0模式的導(dǎo)波通過T型發(fā)射波導(dǎo)21后，由于聲波的振動(dòng)方向保持不變，而傳播方向改為沿管道軸向傳播，因此會(huì)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)方向與傳播方向相垂直的管道橫向模態(tài)導(dǎo)波在待檢測(cè)管道4中傳播；當(dāng)橫向模態(tài)導(dǎo)波傳播到待檢測(cè)缺陷(管道凹槽缺陷41)位置時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的反射回波，反射波經(jīng)過T型接收波導(dǎo)22后會(huì)將超聲信號(hào)傳給超聲導(dǎo)波接收探頭12，通過對(duì)接收到的超聲信號(hào)分析處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的檢測(cè)和定位。

上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種基于T型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高溫管道超聲導(dǎo)波在線檢測(cè)裝置，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。