[實用新型]一種高性能管道超聲導波檢測傳感器

無效

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• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN201107299Y
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 何存富;郭軍宏;吳斌
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;G01N29/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 張慧

技術領域

本實用新型涉及一種高性能管道超聲導波檢測傳感器，主要用于管道缺陷檢測，進而實現(xiàn)對管道缺陷性能評估和管道缺陷定位分析，屬于無損檢測技術領域。

背景技術

管道運輸已成為繼鐵路、公路、水路、航空運輸以后的第五大運輸工具，它具有運輸量大、連續(xù)、經(jīng)濟和安全等優(yōu)點。隨著管道長時間的運行磨損、自然老化、地理和氣候環(huán)境的變化以及人為損壞等原因，泄漏故障時有發(fā)生，給人們的生命、財產(chǎn)和生存環(huán)境造成了巨大的潛在威脅，同時也會造成貴重資源的浪費。定期進行管道缺陷檢測進而對缺陷做出正確的評估，是避免管道泄漏故障發(fā)生的一種手段。目前，用于管道系統(tǒng)檢測的技術有很多，常規(guī)的檢測技術大致有5種：超聲、射線、磁粉、滲透和渦流技術。這些常規(guī)技術的特點是逐點掃描、檢測速度比較慢、需要剝離管道的外包層等，并且一些技術都不能在線檢測。

近年來，隨著超聲導波技術應運而生，利用超聲導波技術可以對管道進行經(jīng)濟、方便、有效的檢測。目前，在國內應用超聲導波技術進行管道缺陷檢測，使用最廣泛的是壓電片環(huán)。壓電片環(huán)和壓電傳感器環(huán)對管道缺陷檢測已收到一定的效果，但同時也存在很多缺點：壓電片環(huán)是將壓電片直接粘貼在管道表面，即每檢測一次就得粘貼一次，而且粘貼于管道表面的壓電片將不可以實現(xiàn)拆裝重復使用，這種缺點使壓電片環(huán)只局限于實驗室研究階段，無法應用到實際工程中去。現(xiàn)有壓電傳感器環(huán)雖然實現(xiàn)了可以拆裝、使用方便的特征，但是其性能無法體現(xiàn)超聲導波具有檢測長距離管道的優(yōu)勢，即無法檢測到較長距離管道所潛在的缺陷。

實用新型內容

本實用新型的目的是研制高性能管道超聲導波檢測傳感器，即可以實現(xiàn)傳感器拆裝方便、又可以檢測長距離管道，克服已有傳感器的不足，對管道缺陷進行全面的檢測，進而實現(xiàn)對管道缺陷性能評估和管道缺陷定位分析。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。包括有外殼4和設置在外殼4內的壓電片1、射頻插頭5和澆鑄在壓電層1上表面的背襯層7，所述的壓電片1為下表面覆著正電極2并上表面覆著負電極3的PZT壓電陶瓷片1，正電極2通過正極引線8與安裝在外殼4上的射頻插頭5上的正極連接，其負電極3與外殼2內壁粘接，在壓電層1的下表面粘貼有匹配層6，所述的外殼4的下表面加工為梯面。

所述的匹配層6為聲阻抗介于壓電陶瓷和被測管道聲阻抗之間的硬質陶瓷片。

本傳感器為收發(fā)一體的傳感器，其下表面加工為梯面，配套傳感器夾具使用，使傳感器的壓電元件更充分地與管道接觸，與傳統(tǒng)的下表面為平面的傳感器進行實驗比較，本實用新型使用的結構可以使激勵信號更充分地進入管道材料，接收信號更充分地進入傳感器，所以可以檢測到傳統(tǒng)傳感器所未能檢測到的較長距離管道的缺陷。

附圖說明

圖1超聲導波傳感器結構示意圖

圖中：1、PZT壓電片，2、正電極，3、負電極，4、外殼，5、射頻插頭，6、匹配層，7、背襯層，8、引線。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行進一步詳述。

如圖1所示，本實施例提供的高性能管道超聲導波檢測傳感器包括有壓電元件、匹配層6、澆鑄于壓電元件上的背襯層7、外殼4以及安裝在外殼4內的射頻插頭5。的壓電元件為下表面覆著正電極2并上表面覆著負電極3的PZT壓電陶瓷片1。外殼4為內部留有圓柱形插槽的立方體，下表面加工為梯面，并且留有用于放置壓電片1和匹配層6的長方形的槽。外殼1內部的圓柱形插槽尺寸與安裝在外殼4內的射頻插頭5尺寸相符，外殼4的下表面長方形槽尺寸與壓電片1的尺寸相符。所述的PZT壓電片1下表面緊密粘貼于匹配層6，側面緊密連接在外殼下表面長方形槽內，其正電極2通過正極引線8與安裝在外殼4上的射頻插頭5上的正極連接，其負電極3與外殼2內壁粘接，背襯層7澆鑄于壓電片上。

本實施例的PZT壓電片1作為壓電換能元件，起著超聲導波激勵與接收的雙重作用，為本傳感器的最重要元件，其性能優(yōu)劣直接決定傳感器功能的好壞。設計中主要需考慮的參數(shù)是壓電片的形狀尺寸及覆于其表面的電極形狀尺寸，本實用新型選擇壓電片的尺寸為13mm×3mm×0.4mm(長×寬×高)，壓電片1上電極的尺寸與壓電片尺寸相同。

本實施例的外殼4采用不銹鋼材料加工，設計為長為14mm，寬為12.5mm，高為14mm內部留有圓柱形插槽的立方體，下表面加工為梯面，并且留有用于放置壓電片1和匹配層6的長方形槽，長方形槽的大小為14mm×3mm×1mm。