详情

原文传递一种超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法

专利名称：	一种超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法
摘要：	本发明涉及一种超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，包括如下步骤：步骤一：打开水循环检测系统，获得平稳流速的水流；步骤二：调整换能器的距离以及入射角度；步骤三：上位机控制发射接收卡发射一组脉冲超声波；步骤四：发射接收卡接收反射回来的一组脉冲超声波，并通过距离选通门的控制将不同检测区域的信号传到上位机储存；步骤五：上位机通过驱动控制模块控制扫描成像机械装置对整段被测管道进行扫描检测；步骤六：通过分析处理模块对信号进行分析处理，生成各检测区域的速度形貌图，通过选通时间获得缺陷信息；步骤七：通过显示模块显示整段管道腐蚀状况。本方法检测速度快、试验数据准确、实用性强，因此具有广阔的应用前景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江西;36
申请人：	景德镇陶瓷大学
发明人：	王兴国;张路鑫;黄志诚;尧亮富;吴南星
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910096068.7
公开号：	CN109725059A
分类号：	G01N29/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	333000 江西省景德镇市浮梁县湘湖镇
主权项：	1.一种超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：打开水循环检测系统，加入尼龙粒子，获得平稳流速的水流；步骤二：调整换能器的距离以及入射角度；步骤三：上位机控制发射接收卡发射一组脉冲超声波；步骤四：发射接收卡接收反射回来的一组脉冲超声波，并通过距离选通门的控制将不同检测区域的信号传到上位机储存；步骤五：上位机通过驱动控制模块控制扫描成像机械装置对整段被测管道进行扫描检测；步骤六：通过分析处理模块对信号进行分析处理，生成各检测区域的速度形貌图，通过选通时间获得缺陷信息；步骤七：通过显示模块显示整段管道腐蚀状况。 2.根据权利要求1所述的超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，其特征在于：所述水循环检测系统包括：电磁流量计（6）、流速调节器（5）、水槽（10）、被测管道（2）、连接管道（4）、主管道（7）、球阀二（8）、泵（9）、水箱（34）、超声换能器（33）、扫描成像机械装置（1）、发射采集装置（12）、控制电脑（13）、BNC线（11）、出水管（3）、进水管（40），所述水槽（10）一侧设置有进水管（40）和出水管（3），所述出水管（34）的端口设置有泵（9），进水管（40）端口设置有球阀一（42），所述泵（9）通过输水管一（43）与主管道（7）一端相连，所述输水管一（43）上设置有球阀二（8）和输水管二（44），所述输水管二（44）的另一端与球阀一（42）相连接；所述主管道（7）中间设置有电磁流量计（6），另一端上设置有流速调节器（5），所述流速调节器（5）的另一端与连接管道（4）的一端相连接，所述连接管道（4）的另一端连通至水箱（3）的一端外侧，所述水箱（34）的另一端外侧设置有出水管（41），所述出水管（41）另一端延伸到水槽（10）内；所述水箱（34）顶部设置有扫描成像机械装置（1），所述扫描成像机械装置（1）上设置有超声换能器（33），所述超声换能器（33）通过BNC线（11）与发射采集装置（12）和控制电脑（13）相连接。 3.根据权利要求2所述的超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，其特征在于：所述扫描成像机械装置包括支架单元、机械传动单元、驱动单元、检测单元，其中：支架单元由基架（28）、水箱（34）、4个连接支柱（35）、4个可缩放支架（36）、4个定位支架（37）、4个定位螺丝一（38）、紧固螺丝二（39），所述4个定位支架（37）通过4个定位螺丝一（38）分别设置在基架（28）四个角的顶部，水箱（34）设置在基架（28）内部，所述4个可缩放支架（36）分别设置在4个定位支架（37）顶部，所述4个连接支柱（35）通过4个紧固螺丝二（39）设置在4个可缩放支架（36）顶部；所述机械传动单元由2个直线导轨（14）、旋转平台（16）、步进电机一（17）、滚珠丝杠（18）、步进电机二（19）、步进带轮（20）、端联轴器（21）、推力轴承一（22）、2个支撑板（23）、轴承端盖一（24）、平移支架（25）、旋转平台支架（26）、滚子轴承（27）、推力轴承二（29）、轴承端盖二（30）、导轨支撑辊轮（31），所述2个支撑板（23）的底部左右两端分别设置在4个连接支柱（35）顶部，顶部左右两端设置有直线导轨（14），中间分别设置有推力轴承一（22）和轴承端盖二（30），所述推力轴承一（22）和轴承端盖二（30）上部设置有滚珠丝杠（18），外部分别设置有轴承端盖一（24）和轴承端盖二（30）；所述滚珠丝杠（18）前端设置有端联轴器（21），所述端联轴器（21）连接有步进带轮（20），所述步进带轮（20）连接有步进电机二（19）；所述2个直线导轨（14）和滚珠丝杠（18）中部上设置有平移支架（25），所述平移支架（25）两端底部设置有导轨支撑辊轮（31），中间一侧下部设置有步进电机一（17），另一侧下部设置旋转平台支架（26），所述旋转平台支架（26）上设置有滚子轴承（27），所述滚子轴承（27）上设置有与步进电机一（17）啮合的旋转平台（16）；所述检测单元由超声换能器（33）、被测管道（32）、探头夹具（15）组成，所述探头夹具（15）设置在旋转平台（16）上，所述超声换能器（33）设置在探头夹具（15）上，所述被测管道（32）两端设置在水箱（34）内侧，分别与连接管道（4）和出水管（3）相连接。 4.根据权利要求1所述的超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，其特征在于：所述步骤六中缺陷信息可由以下公式计算：式中，L为缺陷深度，c为超声波在流体中的传播的速度，为界限选通时间，为当管道出现缺陷时最上层速度对应的选通时间，是入射角。 5.根据权利要求4所述的超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，其特征在于：所述界限选通时间可由以下公式计算：式中，为管壁厚度，为超声波在固体中的纵波速度，c为超声波在流体中的传播的速度，为换能器中心与被测管道表面间的轴向距离，为纵波入射角。 6.根据权利要求5所述的超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，其特征在于：所述纵波入射角可由Snell公式获得: 式中，为超声波在固体中的纵波速度，c为超声波在流体中的传播的速度，为超声波入射角。 7.根据权利要求4所述的超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，其特征在于：所述入射角的范围值为8-20度。 8.根据权利要求1所述的超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，其特征在于：所述步骤四中距离选通门为控制接收端接收回波的时间，以获得测量轴线上不同位置的反射回波；所述步骤六中速度形貌图为测量轴线上不同测量位置获得的速度集合。 9.根据权利要求1所述的超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法，其特征在于：所述步骤五中驱动控制模块的工作原理为：上位机控制扫描成像机械装置（1）开始工作，步进电机一（17）驱动旋转平台（16），通过连接旋转平台（16）的换能器探头夹具（15）使超声换能器（33）绕被测管道（32）旋转，步进电机一（17）每旋转一个角度的步长，超声换能器（33）发射接受一组超声波信号；当超声换能器（33）刚好绕被测管道（32）旋转一周后，旋转停止；步进电机二（19）驱动旋转平台（16）作水平移动，移动一个步长距离后，步进电机一（17）驱动旋转平台（16）与前一次旋转方向相反的方向旋转一圈，按照上述检测步骤循环检测下去，直到整段检测管道完全扫描检测完毕。
所属类别：	发明专利