[發明專利]一種面向絞線結構損傷針狀式超聲導波檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201610237900.7
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105738474B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 洪曉斌;何永奎;周建熹
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

本發明公開了一種面向絞線結構損傷針狀式超聲導波檢測裝置及方法，針狀檢測單元包括呈放射狀分布在夾持部上的多個檢測針機構；該檢測針機構包括檢測針、壓電換能器；在夾持部的半圓形基體上開設有多個導向腔；所述檢測針置于該導向腔內，其內端部伸出半圓形基體的內側壁，外端部伸出半圓形基體的外部，壓電換能器安裝在檢測針的外端部上；在導向腔內設有一用于給檢測針提供一個軸向下壓力的彈性部件，當夾持部夾持在被檢測絞線上時，使檢測針的內端部緊密貼合被檢測絞線。使本發明具有檢測精準、快捷、便攜等優點。

技術領域

本發明涉及金屬絞線損傷快速檢測領域，尤其涉及一種面向絞線結構損傷針狀式超聲導波檢測裝置及方法。

背景技術

金屬絞線作為有效承載部件越來被廣泛應用于橋梁、港口、鐵路、建筑等大型環境中，絞線結構健康監測已成為國內外研究熱點。測量對象復雜化、測量條件極端化容易引發許多新型測量問題。一方面由于金屬絞線結構制造水平提高、新型材料引入、結構出現新變化，大大地拓寬了它的使用范圍，同時使得損傷形狀也表現出多樣性和復雜性，這對金屬絞線結構損傷檢測技術提出了更高的要求。

目前金屬絞線損傷檢測方法可分為非導波檢測和導波檢測。導波傳播探測方式克服了非導波方法面臨的復雜媒質穿透等問題，適合長距離在役探測，逐漸成為近年來絞線結構損傷檢測領域主要研究方向之一。導波檢測方法主要包括聲發射法、超聲波反射法和主動聲發射法。

針對現役金屬絞線結構損傷超聲導波檢測，國內外現今常用的方式是采用磁致伸縮傳感器進行超聲導波的激勵與接收，發表的文獻主要包括：北京工業大學劉增華學者(2010)的《基于磁致伸縮效應在鋼絞線中激勵接收縱向導波模態的試驗研究》；香港城市大學P W Tse學者(2011)的《An innovative design for using flexible printed coilsfor magnetostrictive-based longitudinal guided wave sensors in steel strandinspection》?？v觀國內外針對金屬絞線結構損傷檢測研制的專用超聲導波傳感器，幾乎均是基于磁致伸縮效應的傳感器。但由于磁致伸縮效應僅在鐵、鈷、鎳這三種材料有效，意味著如果將磁致伸縮傳感器用于非鐵磁性材料絞線上將使傳感器結構變得異常復雜，喪失其結構簡單的優點，導致磁致伸縮傳感器在非鐵磁性材料絞線上無法便捷地直接使用。

在對非鐵磁性材料絞線進行結構損傷超聲導波檢測時，現今常用的方式需要將換能器固定于被檢測絞線上，以實現電信號-超聲導波信號間的轉化。而一般的固定方法是采用雙組分膠粘劑將PZT壓電陶瓷粘結，由于膠粘劑硬化需要一定的時間，因此該方法用于有大量檢測目標的金屬絞線在役檢測時就顯得非常低效了。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構較簡單、檢測精準、效率高的面向絞線結構損傷針狀式超聲導波檢測裝置及方法。

本發明通過下述技術方案實現：

一種面向絞線結構損傷針狀式超聲導波檢測裝置，包括兩個半圓形基體構成的夾持部1和分布在夾持部1上用于檢測絞線結構損傷的多個針狀檢測單元；

所述針狀檢測單元包括呈放射狀分布在夾持部1上的多個檢測針機構；該檢測針機構包括檢測針2、壓電換能器3；在夾持部1的半圓形基體上開設有多個導向腔；所述檢測針2置于該導向腔內，其內端部伸出半圓形基體的內側壁，外端部伸出半圓形基體的外部，壓電換能器3安裝在檢測針2的外端部上；

在導向腔內設有一用于給檢測針2提供一個軸向下壓力的彈性部件，當夾持部1夾持在被檢測絞線上時，使檢測針2的內端部緊密貼合被檢測絞線。

所述夾持部1的其中一個半圓形基體上設有一個將耦合劑充盈至檢測針2與被檢測絞線之間的耦合劑添加裝置；所述檢測針2的內端部與被檢測絞線的結合面形狀相應。