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原文传递一种超声波换能器及套管的质量检测方法

专利名称：	一种超声波换能器及套管的质量检测方法
摘要：	本发明公开了一种超声波换能器及套管的质量检测方法，超声波换能器包括超声探头，还包括聚焦罩，其一端开口、另一端设置反射端，所述超声探头从开口嵌套进入聚焦罩并且可调整反射端与所述超声探头的发射端的距离，以适用于不同直径的套管。本发明中，通过在超声探头上设置聚焦罩，使得超声探头能够以中心轴线相重合的方式伸入到管孔中，增大了超声探头可适用的套管直径范围，确保超声波沿管孔轴线从超声探头发出后，可调转成沿管孔的径向传递至管孔表面，并且入射至钎焊界面形成聚焦点，使得超声探头可以从内管发射超声波对套管钎焊进行检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中车青岛四方机车车辆股份有限公司
发明人：	张泽勇;姜鸿鹏;葛欢欢;王勇;孙福庆;王泽文;周庆祥;刘彬
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-25T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-28T00:00:00+0800
申请号：	CN202311082545.7
公开号：	CN117129569A
代理机构：	北京元中知识产权代理有限责任公司
代理人：	张则武
分类号：	G01N29/06;G01N29/22;G01N29/28;G;G01;G01N;G01N29;G01N29/06;G01N29/22;G01N29/28
申请人地址：	266111 山东省青岛市城阳区锦宏东路88号
主权项：	1.一种超声波换能器，包括超声探头，其特征在于，还包括聚焦罩，其一端开口、另一端设置反射端，所述超声探头从开口嵌套进入聚焦罩并且可调整反射端与所述超声探头的发射端的距离，以适用于不同直径的套管。 2.根据权利要求1所述的一种超声波换能器，其特征在于，所述反射端倾斜于所述聚焦罩的中心轴线设置，可将沿所述聚焦罩的中心轴线传递的超声波反射为沿所述聚焦罩的径向传递。 3.根据权利要求2所述的一种超声波换能器，其特征在于，所述聚焦罩的侧壁上还开设进水口和出水口，出水口位于所述反射端的下侧，进水口位于所述反射端的右侧。 4.一种采用权利要求1-3任一所述的超声波换能器检测套管质量的方法，其特征在于，控制超声波换能器伸入待测套管的管孔内并沿管孔的轴线连续移动，控制采集声学信号并实施成像检测。 5.根据权利要求4所述的一种检测套管质量的方法，其特征在于，计算超声波从超声探头传递至待测套管管孔表面的水中声程P，设置超声波沿聚焦罩的中心轴线从超声探头传递至所述聚焦罩反射端的距离为P1、超声波从聚焦罩的中心轴线沿径向传递至待测套管管孔表面的距离为P2，且P＝P1+P2。 6.根据权利要求5所述的一种检测套管质量的方法，其特征在于，所述水中声程P根据公式：计算；其中，V材料是所述待测套管内管的材料声速，t是所述待测套管内管的管壁厚度、V水是超声波在水中的传递速度、D是所述超声探头中压电晶片直径、F是压电晶片的焦距、θ是超声波从水中入射所述待测套管内管管壁的入射角。 7.根据权利要求4-6任一所述的一种检测套管质量的方法，其特征在于，从进水口向所述聚焦罩中通入水流充满所述超声探头与所述聚焦罩反射端之间的空腔以进行循环水耦合，并且调节向所述聚焦罩中通入水流的水流速度，直至出水口喷射向所述待测套管管孔表面的水流稳定成型。 8.根据权利要求7所述的一种检测套管质量的方法，其特征在于，所述控制超声波换能器连续移动包括：控制所述超声波换能器沿所述待测套管的轴线移动时所述待测套管绕着自身中心轴线旋转，设定超声信号采集的横向步长和周向步长，并设定所述待测套管的被检测区间范围，根据被检测区间范围设定扫查起始点，扫查距离，设置超声波换能器的中心轴线与所述待测套管管孔的中心轴线重合，控制超声波换能器在扫查距离内从扫查起始点开始连续以一个横向步长的距离进行移动并且所述待测套管以周向步长旋转。 9.根据权利要求8所述的一种检测套管质量的方法，其特征在于，控制所述待测套管和所述超声波换能器联动，且所述周向步长β和所述横向步长S呈正比关系；优选地，按照公式：设置所述周向步长β和所述横向步长S的关系，其中，t是所述待测套管内管的管壁厚度、R是所述待测套管的管孔直径。 10.根据权利要求8或9所述的一种检测套管质量的方法，其特征在于，所述控制采集声学信号包括：控制所述待测套管每旋转一个周向步长β，采集一个声学信号；所述待测套管旋转360°后所述超声波换能器移动一个横向步长S并重新采集下一个周向的声学信号，如此循环直至覆盖整个被检测区间范围。
所属类别：	发明专利