[發(fā)明專利]測量實體截面圖的超聲系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 1990-09-04
• 公開（公告）號: CN1024945C
• 公開（公告）日: 1994-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 邁克爾·約瑟夫·米塔拉;李·韋恩·伯特內爾;邁克爾·弗朗西斯·費爾
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G01B15/04
• 分類號: G01B15/04;G01N29/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 馮賡宣

本發(fā)明是與實體的探傷有關的，例如發(fā)電機的卡環(huán)這樣的物體探傷，特別是它可以沿著一個給定軸線間接測定一個物體的截面圖。

在工業(yè)生產中，對機器中由于磨損或其它原因而容易產生故障的部分，需要做經常的檢查。例如，安裝在發(fā)電機軸端部使繞組固定就位的發(fā)電機軸卡環(huán)，必須對它做定期的檢查，以確定在那里是否產生裂縫。因為大型發(fā)電機的使用壽命也取決于卡環(huán)的狀況，所以對卡環(huán)的檢查越來越重要。一般說來，裂縫都在與發(fā)電機繞組相接觸的卡環(huán)表面上產生，這些裂縫通常還起源于卡環(huán)內徑出現變化的地方。如果裂縫發(fā)展到一臨界尺寸，環(huán)將破裂，并有可能擴大致使發(fā)電機及其周圍設備損壞。

為了防止這類事件的發(fā)生，許多電力公司對發(fā)電機的卡環(huán)進行周期性的檢查。最常用的檢查方法是用超聲波檢測，即用高頻超聲信號從環(huán)的外周向環(huán)的內周徑向發(fā)射。通過對超聲波能量傳播時間的測量，以及對環(huán)的外形的精確了解，綜合上述因素，就可探測到那起源于環(huán)內周的小裂縫。

這樣一種方法的成功取決于對環(huán)斷面的精確了解。而要精確地了解發(fā)電機上卡環(huán)的斷面，在發(fā)電機安裝現場并不總是可行的。將環(huán)取下來測量它的斷面，從經濟上講也是不可取的，并且環(huán)的設計圖紙也不一定總能得到。

本發(fā)明的主要目的是在不需要把物體（例如發(fā)電機卡環(huán)）從它的正常位置上移開的情況下，對其斷面進行測定。

本發(fā)明的另一個目的是用一種快速而簡便的方法測定物體的斷面信息。這種方法是使用一個超聲波傳感器在所要測定斷面的物體的一個面上移動。

按照本發(fā)明，上述的或其它的目的可通過一個系統(tǒng)來實現，該系統(tǒng)可對具有兩個相對表面的物體的橫斷面圖進行測定。這套系統(tǒng)包括：具有一個參考表面的超聲波傳感器，它用來發(fā)射和接收通過參考面的超聲波能量;一個厚度測量裝置，它與傳感器相連，使傳感器發(fā)射出穿過參考面的超聲波能量，并檢測穿過參考面的被傳感器接收的反射超聲波能量，由此可以得以參考面與面對參考面的超聲波能量反射面之間的距離;一個支撐傳感器的支架;一個導向裝置，它決定了一個具有某固定參考點的直線軌跡，并使支架沿此軌跡運動;一個位置測定裝置，它可操作地與支架相配合，以用來得到支架沿運動軌跡相對于參考點的位置;一個用來把導向裝置固定在物體上的裝置，它可以使直線運動軌跡沿著物體兩相對平面之一的一個方向延伸;一個信號處理裝置，它與位置測量裝置及厚度測量裝置耦合連接，當參考面與物體兩相對平面之一接觸時，相應于支架與參考點之間的相對位置，可產生兩相對表面之間的距離指示。

當采用上述系統(tǒng)測定具有兩相對表面的物體的斷面時，按照下述方法可進一步實現此發(fā)明的目的。該方法包括：將這些裝置與物體連接固定好，以使直線運動軌跡可沿平行于物體兩相對平面之一的一個方向延伸;操作厚度測量裝置和位置測定裝置，沿著運動軌跡移動支架并保持參考面與兩相對表面之一相接觸;同時操作信號處理裝置，以測出沿運動軌跡方向上的兩相對面之間的距離。

圖1所示為此發(fā)明的一個較佳實施例中的厚度監(jiān)測傳感器組件的透視圖;

圖2所示為此發(fā)明的測量系統(tǒng)側剖面圖，包括圖1中的傳感器組件;

圖3所示為此發(fā)明的測量系統(tǒng)電路組成部分框圖。

圖1所示的組件主要是由一個通過軸承（6）可滑動地安裝在導管（4）上的支架（2）組成的。

支架（2）主要是由兩個裝在相應的軸承（6）上，并各自與相應的定位架（10）相連的臂（8）組成的。固定在兩個定位架（10）之間的是一個磁性靶（12），它的功能將在本文后面詳細描述。

臂（8）的活動端帶有一個傳感器夾持器（14）。夾持器（14）與臂（8）是這樣安裝的，即它的樞軸與管（4）的軸線平行，并且在沿樞軸的方向上被固定在與兩個臂（8）相關的位置上。夾持器（14）以這種方式支持著一個超聲波傳感器（16），傳感器（16）相對于夾持器（14）可圍繞一軸線（18）轉動，且軸線（18）與夾持器（14）的樞軸延伸成一直角。

傳感器（16）有一個參考面（20），它用于保持傳感器與其斷面要被測量的物體的一個面相接觸。

在管（4）內安裝了能傳播電磁能量的電磁波導管（22）。磁性靶（12）的作用是把至少一部分的電磁能量反射回波導管（22）的輸入端，這樣，根據所測得的該電磁輻射沿波導管（22）的傳播時間就可得到支架（2）在管（4）上的位置指示。

圖2表示了本發(fā)明的測量裝置，包括支架組件（2），連同一個物體（24），該物體具有兩個可決定其被測斷面的相對表面（26）和（28）。