[發明專利]碳纖維抽油桿的非接觸損傷檢測裝置

有效

• 申請號: 201010596351.5
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102121897A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 鐘舜聰;楊曉翔
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于材料性能測試和結構損傷檢測技術領域，特別涉及碳纖維抽油桿的非接觸式損傷檢測裝置。

背景技術

有桿泵采油是當前國內外應用最廣泛的機械采油技術。由于井深和鋼質抽油桿的自身質量等因素的影響，使機械采油效率大大減低，因抽油油桿自身不足而造成的事故次數占抽油井事故的60%-70%。另外，傳統金屬抽油桿由于自身重量大、易腐蝕、疲勞性能較差等缺點，已成為制約這種采油方式發展和壯大的“瓶頸”。碳纖維連續抽油桿具有輕質、高強度、高剛度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損及結構功能一體化的特點，使采油效率大為提高，事故發生率也比用傳統抽油桿大為減少。碳纖維桿是一種很有發展前景的特種抽油桿。

對于碳纖維復合材料在制造中的缺陷和使用過程中的損傷，國內主要是用超聲波、?X射線、熱紅外波等技術進行無損檢測。超聲C掃描能可靠地檢出材料中的分層、疏松、孔隙等大部分危害性缺陷，但檢測效率較低，檢測分辨率只能達到大約100微米。另外超聲檢測是接觸式的檢測方法，它需要用耦合劑填充探頭和被檢查表面之間的空隙，以保證充分的聲耦合。X射線不受材料限制，可以穿透試件獲得缺陷（氣孔、夾渣等）直觀的圖像，定量分析比較準確，但是它具有輻射生物效應，其安全性需要考慮。紅外熱波無損檢測是對檢測材料進行主動加熱，利用被檢材料內部熱學性質差異，熱傳導的不連續反映在物體表面溫度的差別，借助紅外熱像儀探測被檢試件的輻射分布就可推斷出內部缺陷情況。這種方法檢測速度快，觀測面積大，但是測量缺陷大小的時候誤差較大(約200微米)。另外由于熱圖對材料非均勻性的敏感，也可以會對某些試件缺陷造成誤判。

綜上所述，至今在我國仍沒有一種檢測方法可以很精確地檢測碳纖維抽油桿的表面或近表面內部結構，特別是微米級的損傷檢測。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳纖維抽油桿的非接觸損傷檢測裝置，該裝置可以測量碳纖維抽油桿表面或近表面微小的損傷，測量精度高，可達亞微米級別。

本發明的技術方案在于：一種碳纖維抽油桿的非接觸損傷檢測裝置，其特征在于：包括光源（1），所述光源（1）出射光沿光路方向上依次設有雙凸透鏡（2）、小孔（3）、雙凸透鏡（4）及分光鏡（5），所述分光鏡（5）一側出射端設有待檢測的碳纖維抽油桿（6），所述分光鏡（5）另一側出射端設有參考鏡（11），所述分光鏡（5）的干涉輸出端設有雙凸透鏡（15），所述雙凸透鏡（15）經光纖（17）將光信號傳遞至光譜儀（18），所述光譜儀（18）的輸出端經過通訊總線與帶有數據采集和處理系統的電腦（19）相連。

所述待檢測的碳纖維抽油桿（6）穿設于旋轉馬達驅動的軸承（7），所旋轉馬達由旋轉馬達控制器（8）控制旋轉，所述旋轉馬達控制器（8）與電腦（19）相連。

所述軸承（7）設于水平移動平臺（9）上，所述水平移動平臺（9）由水平移動平臺控制器（10）控制移動，所述水平移動平臺控制器（10）與電腦（19）相連。

所述參考鏡（11）設于PZT馬達（12）上，所述PZT馬達由NI卡（13）控制運動，所述NI卡（13）與電腦（19）相連。

所述PZT馬達設于手動移動平臺（14）上。

所述光源為可見光光源或近紅外光源，所述分光鏡對應為可見光分光鏡或紅外線分光鏡，所述光譜儀對應為可見光范圍光譜儀或紅外線光譜儀。

所述光纖（17）位于透鏡（15）一端設有固定座（16）。

本發明的優點在于：與傳統的超聲檢測、紅外熱波以及聲發射等方法比較而言，本發明具有更高的檢測精度高，可以達亞微米級，適合于碳纖維抽油桿表面或近表面早期微小缺陷的檢測；另外該發明的使用過程中對人體是安全的，不具有像X射線的輻射生物效應。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的控制流程示意圖。

具體實施方式

一種碳纖維抽油桿的非接觸損傷檢測裝置，其特征在于：包括光源（1），所述光源（1）出射光沿光路方向上依次設有雙凸透鏡（2）、小孔（3）、雙凸透鏡（4）及分光鏡（5），所述分光鏡（5）一側出射端設有待檢測的碳纖維抽油桿（6），所述分光鏡（5）另一側出射端設有參考鏡（11），所述分光鏡（5）的干涉輸出端設有雙凸透鏡（15），所述雙凸透鏡（15）經光纖（17）將光信號傳遞至光譜儀（18），所述光譜儀（18）的輸出端經過通訊總線與帶有數據采集和處理系統的電腦（19）相連。