[發(fā)明專利]一種用于測(cè)量高溫下板波聲速的裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110246986.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112834015A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂一楠;張紅軍;殷尊;高磊;孟永樂(lè);李佼佼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01H5/00
• 分類號(hào): G01H5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明公開(kāi)的一種用于測(cè)量高溫下板波聲速的裝置及方法，屬于聲速測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。包括恒溫加熱裝置、波導(dǎo)板和超聲板波檢測(cè)系統(tǒng)；波導(dǎo)板長(zhǎng)度方向上的一端為加熱端，另一端為檢測(cè)端，加熱端與恒溫加熱裝置連接，檢測(cè)端通過(guò)耦合劑層與超聲板波檢測(cè)系統(tǒng)連接；加熱端上沿波導(dǎo)板的寬度方向開(kāi)設(shè)有線槽，線槽的長(zhǎng)度小于波導(dǎo)板的寬度。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，采用常溫下的超聲板波檢測(cè)系統(tǒng)和耦合劑即可完成不同預(yù)設(shè)溫度下的板波聲速測(cè)量；可操作性強(qiáng)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聲速測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于測(cè)量高溫下板波聲速的裝置及方法。

背景技術(shù)

超聲檢測(cè)是常規(guī)無(wú)損檢測(cè)的主要方法之一，由于其具有靈敏度高、設(shè)備輕巧、操作方便、檢測(cè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電力、石化等行業(yè)。超聲檢測(cè)根據(jù)利用的波型不同，可分為橫波、縱波、表面波、板波等，不同波型在相同介質(zhì)中的傳播速度也是不同的，且聲速是超聲檢測(cè)中的一項(xiàng)重要參數(shù)，它對(duì)缺陷定位的精確性有很大影響。聲速會(huì)隨著介質(zhì)的特性、介質(zhì)的溫度等因素的變化而變化，目前溫度對(duì)聲速的影響大多都是基于理論分析，系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試不多。

在板厚與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)谋“逯袀鞑サ牟ǚQ為板波，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向不同可將板波分為SH波和蘭姆波，蘭姆波又分為對(duì)稱型(S型)和非對(duì)稱型(A型)，SH波在超聲檢測(cè)中應(yīng)用較少，而蘭姆波一般應(yīng)用于壁厚小于6mm的薄板或薄壁鋼管的檢測(cè)中。在常溫下，可通過(guò)接觸式的方法測(cè)量板波的聲速，而在高溫下測(cè)量聲速將面臨超聲板波換能器和耦合劑的耐受性問(wèn)題，換能器在高溫環(huán)境時(shí)會(huì)大幅度降低回波的靈敏度，耦合劑則會(huì)揮發(fā)或與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，檢測(cè)精度較差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于測(cè)量高溫下板波聲速的裝置及方法，能夠準(zhǔn)確測(cè)量高溫下板波的聲速。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于測(cè)量高溫下板波聲速的裝置，包括恒溫加熱裝置、波導(dǎo)板和超聲板波檢測(cè)系統(tǒng)；

波導(dǎo)板長(zhǎng)度方向上的一端為加熱端，另一端為檢測(cè)端，加熱端與恒溫加熱裝置連接，檢測(cè)端通過(guò)耦合劑層與超聲板波檢測(cè)系統(tǒng)連接；加熱端上沿波導(dǎo)板的寬度方向開(kāi)設(shè)有線槽，線槽的長(zhǎng)度小于波導(dǎo)板的寬度。

優(yōu)選地，恒溫加熱裝置為恒溫爐。

優(yōu)選地，波導(dǎo)板的長(zhǎng)度為1000～1200mm，波導(dǎo)板加熱端的長(zhǎng)度為波導(dǎo)板總長(zhǎng)度的1/4。

優(yōu)選地，線槽的長(zhǎng)度為波導(dǎo)板寬度的1/2，線槽的深度為波導(dǎo)板深度的1/4～1/3，線槽的寬度為0.2～0.5mm。

優(yōu)選地，超聲板波檢測(cè)系統(tǒng)包括超聲板波換能器、超聲模塊和示波器，超聲板波換能器通過(guò)耦合劑層與波導(dǎo)板檢測(cè)端的上表面連接，超聲板波換能器與超聲模塊連接，超聲模塊與示波器連接。

進(jìn)一步優(yōu)選地，超聲板波換能器為單模態(tài)板波換能器。

優(yōu)選地，波導(dǎo)板的檢測(cè)端和加熱端分別設(shè)有溫度檢測(cè)裝置。

本發(fā)明公開(kāi)的采用上述用于測(cè)量高溫下板波聲速的裝置進(jìn)行板波聲速測(cè)量的方法，包括：

通過(guò)恒溫加熱裝置將波導(dǎo)板的加熱端加熱至預(yù)設(shè)溫度下，并保持恒溫，同時(shí)使得波導(dǎo)板的檢測(cè)端溫度小于檢測(cè)溫度，超聲板波檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)射的板波傳播至線槽及波導(dǎo)板加熱端端面時(shí)均產(chǎn)生回波，回波經(jīng)超聲板波檢測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為回波信號(hào)，通過(guò)測(cè)量線槽對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)與波導(dǎo)板加熱端端面對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)之間的時(shí)間差，并根據(jù)測(cè)得的時(shí)間差及線槽與波導(dǎo)板加熱端端面之間的距離計(jì)算在該預(yù)設(shè)溫度下板波的聲速。

優(yōu)選地，檢測(cè)溫度為50℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：