[發明專利]便攜式超聲導波相控陣螺栓檢測系統

在審

• 申請號: 201810510012.7
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108931579A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 林光輝;韓志雄;劉鑫;楊文
• 申請（專利權）人: 武漢中科創新技術股份有限公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/24
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

本發明涉及便攜式超聲導波相控陣螺栓檢測系統，包括超聲導波相控陣螺栓檢測儀、螺栓探頭，待測螺栓包括螺桿及螺栓端部，其特征在于：所述超聲導波螺栓檢測儀包括計算機、信號采集模塊、顯示模塊，所述螺栓探頭安置在待測螺栓緊固件的螺栓端部并引出導線，引出的導線與超聲導波螺栓檢測儀相連。超聲導波相控陣螺栓檢測儀配合螺栓探頭，將超聲相控陣技術及壓電導波技術相結合，在待測螺栓緊固件內部產生柱面導波信號進行成像檢測。本發明可以通過一點檢測實現對在役螺栓緊固件的整個結構進行一次性地、快速高效檢測成像，包括A掃圖像，B掃圖像及建立3D缺陷模型，還可以對螺栓緊固件內部缺陷進行定位和數據保存。

技術領域

本發明涉及一種螺栓缺陷檢測儀器，尤其是能夠對在役長桿螺栓緊固件進行缺陷的一次性實時成像檢測。屬于超聲波無損檢測技術領域。

背景技術

螺栓是工業裝備中的標準配件之一，作為各種設備的連接件，具有施工簡單、受力性能好、可拆換、耐疲勞以及在動力荷載作用下不致松動等優點，其往往在復雜的應力、高溫高壓、周期振動等各種惡劣工況下工作，很容易產生疲勞裂紋。為了確保工業生產安全，我們必須盡可能早的發現裂紋缺陷，以便及時更換。因此如何能檢測更小裂紋缺陷，更快更方便的發現缺陷，一直是螺栓檢測的重點難點。

針對螺栓超聲檢測，目前檢測的主流還是采用常規的直探頭與小角度縱波斜探頭檢測。針對螺栓內部裂紋等缺陷的檢測通常采用常規超聲設備配備縱波探頭、折射角8.5°或者橫波探頭、K值為1.7這樣兩種組合進行超聲檢測，在檢測過程中需要來回更換探頭，檢測過程繁瑣，耗時較長，且并未看見市場上有成熟的針對螺栓裂紋的專用檢測儀。

常規超聲波檢測設備在對螺栓緊固件內部檢測時所呈現的檢測結果為波形信號顯示，該波形信號中包含有大量的結構回波、缺陷回波及噪聲信號，對檢測結果的判斷較大地依賴于檢測人員的長期工作經驗，沒有更加直觀有效的檢測結果顯示方式。

常規超聲波檢測設備在對螺栓緊固件內部進行檢測時一般需要360°旋轉或來回移動超聲波探頭來完成100％的周向檢測，該檢測技術的操作方法降低了檢測效率，極大地增加了檢測工期。

螺栓緊固件數量龐大，一個檢測周期內需檢測的螺栓緊固件數量可達數千個，采用傳統超聲單探頭直射縱波的檢測方式效率低，因此往往采用抽檢的方式進行安全評估，無法全面有效地控制螺栓的安全隱患。

螺栓緊固件多數幾何形狀為細長結構，采用超聲單探頭直射縱波的檢測時側壁干涉效應強烈，導致靈敏度下降，極易發生漏檢等情況，造成安全隱患。

風機葉片、埋地錨桿等在役螺栓只有一個端面露在外面，通過常規超聲檢測方法檢測時，埋在里面的另一端檢測結果靈敏度低。無法對螺栓緊固件整體的使用安全進行有效評估。

目前在役使用的螺栓緊固件長度可達1200mm，現有的常規超聲檢測手段通過在役螺栓一端進行檢測時，超聲波的能量容易產生極大衰減，無法進行有效檢測。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一套便攜式超聲導波相控陣螺栓檢測系統，該檢測系統基于可控制聚焦距離的超聲相控陣技術以及可一次性覆蓋整個波導結構的超聲導波檢測技術相結合，用以實現對不同規格的在役螺栓緊固件進行一次性檢測成像。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

便攜式超聲導波相控陣螺栓檢測系統，包括超聲導波相控陣螺栓檢測儀、螺栓探頭，待測螺栓包括螺桿及螺栓端部，其特征在于：所述超聲導波螺栓檢測儀包括計算機、信號采集模塊、顯示模塊，所述螺栓探頭安置在待測螺栓緊固件的螺栓端部并引出導線，引出的導線與超聲導波螺栓檢測儀相連。

所述待測螺栓為螺栓緊固件；且螺栓緊固件的尺寸規格應滿足傳播導波的要求。

所述的螺栓探頭為一維環陣相控陣探頭，且晶片周向排列形成環陣。