[實用新型]一種適用于超聲波測厚領域的弧面聚聲波導裝置

有效

• 申請號: 201520759573.2
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN205246023U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 李欣波;周光森;楊陽;楊富淋;鄭麗群
• 申請（專利權）人: 沈陽中科韋爾腐蝕控制技術有限公司
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 北京宣言律師事務所 11509
• 代理人: 趙建剛

技術領域

本實用新型涉及一種用于超聲無損檢測中的弧面聚聲波導裝置，特別適用于高溫管道和外表面為曲面的管道厚度檢測。

背景技術

使用超聲波測厚是一種公開透明的實用技術，常規做法是把超聲波換能器做成的超聲波探頭直接作用于被測物體表面，超聲探頭內包含發射聲波換能器和接收聲波換能器，由發射聲波換能器發出的超聲波在被測物體表面和內表面均有反射波存在，通過用于接收的所述換能器依次接收外表面和內表面反射波，根據二個回波的時間差乘以超聲波的聲速，來計算被測物體的厚度。

在實際應用中，特別是在石油煉化企業，存在許多高溫作業的惡劣環境，高溫管道外表有保溫層，每次測量時需拆除保溫層，另外人到達高溫環境內還存在安全隱患，所以把超聲探頭永久固定到管道外表面，變成在線定點測厚，這樣不用測量人員再到現場去，測量信號采用無線或有線的方式，隨時把測量結果傳輸到監控計算機。但管道外表的溫度最高達約攝氏600度，超聲探頭不能適應長時間處在高溫的環境，所以超聲波導成為了一個選項，把超聲波通過波導傳輸到被測物體上，使超聲探頭所處的位置溫度處于其適合的溫度范圍。

超聲波有橫波和縱波二種振動模式?？v波振動方向與超聲波傳播方向相同，縱波穿透能力較弱；橫波振動方向與超聲波傳波方向垂直，只沿一個方向振動的橫波叫偏振波，橫波穿透能力較強。根據超聲波不同的振動模式選擇使用適合的波導裝置，目的是使超聲波的振動頻率和振動模式不發生改變，使聲波檢測裝置能檢測并有效識讀到很好的反射回波。聲波只能沿直線方向傳播，遇到阻礙后在阻礙平面會發生反射和折射，反射和折射均會造成能量損失。選擇波導，需從“使振動模式不發生改變、減少能量損失及不發生頻散”幾個因素來考慮。對于圓柱狀波導桿、細絲狀波導絲、或由若干絲狀組成的波導束，適合縱波；對于矩形截面波導桿或矩形截面細長波導帶，則適合橫波。用上述波導裝置傳導超聲波都是已有的技術。

其中專利號為CN101976562A的超聲無損檢測專利描述了一種偏振橫波超聲波在寬厚比大于1的矩形細長波導帶中的傳輸的情形，圖1是能體現該專利的實例之一，以圖1為例，其傳輸特點為：超聲波為橫波偏振波，其為單一的振動方向，振動方向與超聲波傳波方向垂直，并平行于矩形細長波導帶的二個寬度為15mm的平面。一束超聲波從截面為圓形的發射換能器發出，沿1X15(mm)的矩形截面進入細長波導帶，超聲波只能按直線方向傳播，在遇到波導帶側壁后反射向另一側壁，超聲波在波導帶的二個側壁之間來回反射中前行，直至傳出波導帶進入被測樣件。超聲波在遇到樣件底面后反射，反射波進入接收波導帶，同樣沿波導帶傳輸到用于接收的所述換能器接收。細長波導帶允許小角度的彎曲變形是其主要特點，波導帶的厚度小和即使在波導帶彎曲的情況下二側壁也是平行的特點，可以保證超聲波從入射面到出射面之間所走過的行程盡量短，且聲波的傳波方向和行程保持一致，能減小能量損失和頻散。超聲波的偏振方向與波導帶的二個側面平行，保證超聲波在二個側壁之間反射時，其正弦振蕩的波形不散，從而保證其頻率不變，盡量減少頻散現象，使接收端能接到高保真的反射信號。

根據上述背景技術，存在的問題是：

1)、在石化企業，多數被測物為圓形管道，上述已知的波導裝置中，圓柱狀或矩形波導桿，如圖2所示，其與管道圓形外壁接觸為線接觸，即使壓緊變形的情況下，接觸面也基本為1mm，只能通過使用耦合劑來擴大接觸面，而耦合劑只是瞬間使用，在測厚探頭與管道長時間不間斷接觸的情況下，耦合劑也不可行，所以只能通過減小接觸面，通過如圖1所示的1X15(mm)的接觸面，采用強力壓緊方式，使波導面與被測管道之間沒有空氣，使超聲波能在沒有耦合劑的情況下能很好的通過界面進入被測管道，不至于引入空氣參與。