[發(fā)明專利]一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011382879.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112630307A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包士毅;余劍宇;羅利佳;燕玲;王金鵬;劉明威;凡靜靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/26
• 分類號(hào): G01N29/26;G01N29/24;G01N29/28
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 楊小凡

1.一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，包括一組陣元模塊（1）和緊固組件（2），其特征在于：所述陣元模塊（1）包括殼體（11）、信號(hào)線束（12），以及一對(duì)伸縮方向與管道（3）軸向一致的壓電陶瓷，所述壓電陶瓷包括激勵(lì)傳感器（14）、接收傳感器（13），激勵(lì)傳感器（14）和接收傳感器（13）嵌入殼體（11）底面，并分別連接信號(hào)線束（12），陣元模塊（1）周向均勻布置在管道（3）外壁上，并由緊固組件（2）串連拼接。

2.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其特征在于一組所述陣元模塊（1）中包括設(shè)有緊固棘輪轉(zhuǎn)輪（151）的零號(hào)模塊（15），緊固組件（2）一端與零號(hào)模塊（15）連接，包覆陣元模塊（1）后，另一端與緊固棘輪轉(zhuǎn)輪（151）配合設(shè)置，通過(guò)旋轉(zhuǎn)緊固棘輪轉(zhuǎn)輪（151）漲緊緊固組件（2）。

3.如權(quán)利要求2所述的一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其特征在于所述緊固組件（2）包括柔性有機(jī)材料織物（22）和柔性齒條（21），通過(guò)柔性有機(jī)材料織物（22）圍繞并包裹陣元模塊（1），柔性齒條（21）與緊固棘輪轉(zhuǎn)輪（151）配合設(shè)置，通過(guò)旋轉(zhuǎn)緊固棘輪轉(zhuǎn)輪（151）漲緊緊固組件（2）。

4.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其特征在于所述陣元模塊（1）上部設(shè)有安裝吊耳，用于穿插緊固組件（2）。

5.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其特征在于所述信號(hào)線束（12）包括激勵(lì)信號(hào)線束和接收信號(hào)線束，通過(guò)有屏蔽層的線纜引出，分別與信號(hào)傳感與信號(hào)處理系統(tǒng)連接。

6.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)裝置，其特征在于所述陣元模塊（1）與管道（3）外壁之間涂敷超聲波耦合劑，激勵(lì)傳感器（14）與接收傳感器（13）通過(guò)超聲波耦合劑與管道（3）外壁接觸。

7.一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征在于采用一組周向均勻布置在管道（3）外壁上的陣元模塊（1），所述陣元模塊（1）包括一對(duì)伸縮方向與管道（3）軸向一致的壓電陶瓷，分別為激勵(lì)傳感器（14）、接收傳感器（13），檢測(cè)方法包括如下步驟：

S1，根據(jù)計(jì)算待檢測(cè)管道（3）的導(dǎo)波頻散特性，選取導(dǎo)波激發(fā)參數(shù)；

S2，一次信號(hào)激發(fā)，信號(hào)傳感與信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)一組陣元模塊（1）進(jìn)行第一次信號(hào)輸入，由激勵(lì)傳感器（14）激發(fā)的超聲導(dǎo)波，沿管道（3）掃查；

S3，一次信號(hào)采集，接收傳感器（13）采集由一次信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生的超聲導(dǎo)波回波，并將數(shù)據(jù)傳入信號(hào)傳感與信號(hào)處理系統(tǒng)；

S4，一次信號(hào)時(shí)反處理，信號(hào)傳感與信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)獲取的一次反射信號(hào)采用變分模態(tài)分解的方法進(jìn)行濾波，并對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間反轉(zhuǎn)處理；

S5，二次信號(hào)激發(fā)，將一次信號(hào)時(shí)反處理后的信號(hào)，重新加載在該組陣元模塊（1）上，進(jìn)行導(dǎo)波聚焦；

S6，二次信號(hào)采集，接收傳感器（13）采集由二次信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生的超聲導(dǎo)波回波，并將數(shù)據(jù)傳入信號(hào)傳感與信號(hào)處理系統(tǒng)。

8.如權(quán)利要求7所述的一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟S1的具體內(nèi)容，根據(jù)待測(cè)管道（3）的幾何尺寸，材料力學(xué)參數(shù)，計(jì)算導(dǎo)波L模態(tài)的頻散曲線，選取導(dǎo)波激發(fā)參數(shù)。

9.如權(quán)利要求7所述的一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟S2中信號(hào)傳感與信號(hào)處理系統(tǒng)控制多通道信號(hào)發(fā)生器所有通道產(chǎn)生一定頻率的一致信號(hào)，經(jīng)過(guò)多通道功率放大器進(jìn)行放大后施加到激勵(lì)傳感器（14）上，激勵(lì)出第一次L模態(tài)非聚焦的超聲導(dǎo)波，激勵(lì)出的超聲導(dǎo)波沿著管道軸向傳播；所述步驟S4中，信號(hào)傳感與信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)信號(hào)施加時(shí)間反轉(zhuǎn)窗，將濾波后的信號(hào)截取等同于一次激勵(lì)信號(hào)時(shí)長(zhǎng)的缺陷波包，對(duì)其施加時(shí)間反轉(zhuǎn)窗，并對(duì)每一通道信號(hào)幅值歸一化。

10.如權(quán)利要求9所述的一種模塊化陣元壓電陶瓷超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟S5的導(dǎo)播聚焦，是將時(shí)間反轉(zhuǎn)處理后的信號(hào)加載至一次信號(hào)采集的對(duì)應(yīng)通道，得益波導(dǎo)介質(zhì)的互易性，時(shí)延信號(hào)在每個(gè)通道分別激發(fā)，導(dǎo)波能量在缺陷處聚焦。