[發明專利]一種聲發射檢測用屏蔽型導波桿

在審

• 申請號: 202011083831.1
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112285215A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 黃正梁;盛濤;楊遙;張鵬;孫婧元;蔣斌波;廖祖維;陽永榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N29/22
• 分類號: G01N29/22;G01N29/14;G01N15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種聲發射檢測用屏蔽型導波桿，包括聲波屏蔽層、導波桿芯及探頭固定端；聲波屏蔽層設置在導波桿芯外側，通過構建高聲阻抗材料/低聲阻抗材料界面，增強界面處聲波的反射，降低聲波的傳播，屏蔽干擾信號；導波桿芯一端端面不設置聲波屏蔽層，構成導波平面或者導波體；導波桿芯另一端連接探頭固定端用于耦合聲發射傳感器，實現聲發射信號采集。本發明結構簡單，使用方便，可用于復雜工況下多相流體系內不同方向的局部聲發射信號測量。

技術領域

本發明屬于多相流信息檢測領域，具體涉及一種聲發射檢測用屏蔽型導波桿。

背景技術

聲發射檢測技術具有實時在線檢測、環保等特點，在多相流信息檢測領域中已有廣泛的應用。對于高溫、深冷、核輻射等一些極端惡劣工況，無法使用常規的聲發射傳感器進行檢測，通常使用由金屬或者陶瓷制成的導波桿將待測裝置表面聲波信號傳輸至常溫端的傳感器，實現聲發射信號的采集。

導波桿輔助聲發射檢測已有較多成功的應用。CN201010588856.7通過耐高溫的金屬導波桿采集反應器內聲發射信號。Meunier及Zhang利用均質金屬導波桿測量氣力輸送體系內聲發射信號(Meunier,Brent M.,et al.Vibration sensor for particleconcentration measurement in pneumatic pipeline flows.Measurement Science andTechnology21.12(2010):125401.；Zhang,Guoqiang,et al.On-line size measurementof pneumatically conveyed particles through acoustic emission sensing.PowderTechnology353(2019):195-201.)。Hii通過布置在管道內的兩根鋼網測得與顆粒碰撞產生的聲發射信號(Hii,Nai Ching,et al.An investigation of the generation ofAcoustic Emission from the flow of particulate solids in pipelines.Powdertechnology243(2013):120-129.)。然而，文獻報道的導波桿結構簡單，多為均質金屬棒或金屬網。通過這些簡單導波桿測量的信號，既包含了導波桿伸入端點處接收的聲波信號，也包含伸入裝置內其他部分接收的聲波信號，無法獲得氣固體系內局部聲發射信號，信號的信噪比低。

在侵入式聲發射檢測中，顆粒與導波桿作用產生聲波信號，信號能量與碰撞過程緊密相關，使碰撞過程偏離理想彈性碰撞過程可降低聲波信號能量；聲波在傳播過程中能量不斷衰減，阻尼材料具有較高聲波衰減系數，可增強聲波的衰減過程，降低聲波的傳遞；聲波穿過高聲阻抗材料/低聲阻抗材料界面時，聲波發生反射，當入射波介質聲阻抗遠大于透射波介質聲阻抗時，聲波可幾乎全反射。綜合以上聲學理論，在導波桿待測位置外設置聲波屏蔽層，通過降低噪音聲源能量，加強噪音衰減，并阻隔噪音傳播，可提高所采集信號信噪比，獲得多相流體系內局部信號，避免其余區域信號干擾。

發明內容

本發明的目的是提供一種聲發射檢測用屏蔽型導波桿，通過屏蔽其他位置聲波信號干擾，實現多相流體系內待測位置處不同方向的局部聲波信號的采集。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種聲發射檢測用屏蔽型導波桿，其包括聲波屏蔽層、導波桿芯及探頭固定裝置；所述聲波屏蔽層設置在導波桿芯外側，包括至少一層用于降低聲波傳播的聲波反射界面，本發明通過構建高聲阻抗材料/低聲阻抗材料界面(例如鋼/空氣界面)的方式構建聲波反射界面，增強界面處聲波的反射，降低聲波的傳播，屏蔽干擾信號；所述導波桿芯一端端面不設置聲波屏蔽層，構成導波平面或者導波體；導波桿芯另一端為探頭固定端用于與聲發射傳感器耦合，實現聲發射信號采集。