[發明專利]一種基于超聲波測量管道周長的系統及方法

在審

• 申請號: 202110595422.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113108729A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 孫璞杰;張紅軍;殷尊;孟永樂;高磊;高延忠
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01B17/00
• 分類號: G01B17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

1.一種基于超聲波測量管道周長的系統及方法，其特征在于，包括超聲波發射換能器(5)、超聲波接收換能器(6)、測量試塊(9)、測量儀器(7)及定位塊(8)；

超聲波發射換能器(5)及超聲波接收換能器(6)與測量儀器(7)相連接；

在測試階段，超聲波發射換能器(5)及超聲波接收換能器(6)均位于測量試塊(9)上，且超聲波發射換能器(5)及超聲波接收換能器(6)相接觸；

在測量時，超聲波發射換能器(5)位于定位塊(8)的一側，超聲波接收換能器(6)位于定位塊(8)的另一側，定位塊(8)的端部貼合于待測管道上。

2.根據權利要求1所述的基于超聲波測量管道周長的系統及方法，其特征在于，測量試塊(9)與超聲波發射換能器(5)及超聲波接收換能器(6)之間設置有保護層(4)。

3.根據權利要求1所述的基于超聲波測量管道周長的系統及方法，其特征在于，超聲波發射換能器(5)及超聲波接收換能器(6)均包括楔塊、殼體、晶片(1)及吸收塊(2)，其中，吸收塊(2)及晶片(1)均位于殼體內，晶片(1)貼合于吸收塊(2)上，晶片(1)貼合于楔塊上，晶片(1)與測量儀器(7)相連接，在測試階段，楔塊與測量試塊(9)相接觸，在測量時，楔塊與定位塊(8)的側面相接觸。

4.根據權利要求1所述的基于超聲波測量管道周長的系統及方法，其特征在于，測量儀器(7)經電纜線(3)與晶片(1)相連接。

5.根據權利要求1所述的基于超聲波測量管道周長的系統及方法，其特征在于，在測試階段，超聲波發射換能器(5)的發射點與超聲波接收換能器(6)的接收點之間的直線距離小于超聲波發射換能器(5)中晶片(1)的中心與超聲波接收換能器(6)中晶片(1)的中心之間的直線距離。

6.根據權利要求1所述的基于超聲波測量管道周長的系統及方法，其特征在于，超聲波發射換能器(5)及超聲波接收換能器(6)的頻率相同，且頻率范圍為0.5～5MHz。

7.根據權利要求1所述的基于超聲波測量管道周長的系統及方法，其特征在于，定位塊(8)與待測管道的材質相同。

8.一種基于超聲波測量管道周長的方法，其特征在于，包括以下步驟：

測試階段

將超聲波發射換能器(5)及超聲波接收換能器(6)均位于測量試塊(9)上，超聲波發射換能器(5)發射的超聲縱波經t₁到達測量試塊(9)上的超聲縱波入射點處轉換為超聲表面波，然后在測量試塊(9)的表面傳播，并經t₂+t₃后傳播到測量試塊(9)上超聲縱波的接收點處，然后經時間t₄后被超聲波接收換能器(6)中的晶片(1)接收，通過測量儀器(7)記錄回波時間T₁，其中，T₁＝t₁+t₂+t₃+t₄；

測量階段

超聲波發射換能器(5)位于定位塊(8)的一側，超聲波接收換能器(6)位于定位塊(8)的另一側，定位塊(8)的端部貼合于待測管道上，超聲波發射換能器(5)中晶片(1)發生的超聲波沿定位塊(8)的一側面傳播到達待測管道表面，然后沿待測管道表面傳播一周后再沿定位塊(8)的另一側面達到超聲波接收換能器(6)中的晶片(1)，通過測量儀器(7)記錄測量階段的回波時間T₂，計算超聲波在待測管道外表面整周傳播的時間t_周＝T₂-T₁，得待測管道的周長C＝ν·t_周。

9.根據權利要求8所述的基于超聲波測量管道周長的方法，其特征在于，在定位塊(8)上，超聲波發射換能器(5)與超聲波接收換能器(6)覆蓋部分以外的區域，超聲波傳播的距離等于待測管道上被定位塊(8)覆蓋區域的長度。