换能器组件、超声波连续检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种换能器组件、超声波连续检测系统，其中换能器组件，包括至少两个换能器，所述换能器之间通过连接绳连接，每个所述换能器的底部前端均设置有舌形导滑板，使所述换能器底部外沿的前端呈弧面。通过连接绳将多个换能器连接构成柔性连接换能器组件，可规避各换能器之间的干扰；通过在换能器的底部前端设置舌形导滑板，可以将换能器底环边削成圆弧面，类似滑雪板功能，与换能器形成便于滑行的整体，可减小被测介质表面不平顺阻力。该结构的换能器组件可平稳的运用于表面毛糙不平的介质的连续快速超声波检测，保证精度的同时实现连续快速检测。时实现连续快速检测。时实现连续快速检测。

【技术实现步骤摘要】
换能器组件、超声波连续检测系统


[0001]本技术涉及大型结构件超声无损检测
，尤其涉及一种换能器组件、超声波连续检测系统。

技术介绍

[0002]大型金属结构件或钢筋混凝土等介质结构在工程上使用广泛，在生产建设、管养等环节需要对内部进行隐患检测。对于小尺度的金属结构件或焊缝，包括人体B超等，被测介质结构表面光滑，可以通过兆赫兹级别小型超声阵列换能器进行连续无损探测；但对于上述大型介质结构，使用超声检测作业时，需要使用功率较大、个体较大的超声换能器，由于表面不够光滑平顺，考虑到超声换能器连续等速移动不便、方向难保证、持续耦合困难、底部磨损、摩擦噪声干扰、数据实时采集过程中换能器几何位置变化等原因，超声换能器作业时不允许在略显粗糙的介质表面连续移动并在快速移动过程中进行超声信号采集，目前尚未有在坚硬粗糙介质表面使用超声换能器连续采集作业的先例。
[0003]不同于地质雷达检测，超声检测能够避开钢筋等构件的电磁干扰，使用数十千赫兹乃至兆赫兹级超声波实现精细探测，具有极高的分辨率。为了提高大型介质结构，如高铁轨道板、桥梁梁体以及桩、墩、柱等混凝土结构内部隐患探测精度和深度，非常有必要使用大功率换能器在介质结构表面进行高密度超声数据采集。为了达到这一目的，现有技术采用密集阵列换能器进行数据采集作业，典型的如俄罗斯CS公司A1040MIRA混凝土超声断层扫描仪，类似装备在大型混凝土结构表面检测时，换能器个体或组件都是整体从一个几何位置移动到下一个几何位置，然后在一个定点位置完成数据采集，不能实现换能器移动中进行快速连续检测作业，因此检测作业效率较低，对于大尺寸的介质结构，尤其是急需在有限时间段完成检测作业，如高铁天窗期对轨道板等介质结构进行时，现有逐点检测方式往往不能胜任。
[0004]大型结构件内部隐患超声检测需要耦合剂，油脂类耦合剂能长效保持换能器耦合效果，但容易污染结构件，清污作业也不方便，最好用水作为耦合剂，但水容易流失，特别是多路换能器移动时，前面换能器可能拖走表面水而导致后面的换能器耦合环境变差。如何在换能器行进中保持其耦合环境对数据采集也至关重要。
[0005]因此对于大型结构件，在超声波无损探测领域，不论是采用纵波、横波实施检测，亦或是采用单点、线阵列或面阵列探测模式，迫切需要有高效可靠的采集作业模式，实现高精度探测；能够快速连续作业是该领域最理想的数据采集方式。

技术实现思路

[0006]本技术提供了一种换能器组件、超声波连续检测系统，以解决现有的技术无法实现对表面毛糙不平的介质进行高精度的连续快速检测的问题。
[0007]第一方面，提供了一种换能器组件，包括至少两个换能器，所述换能器之间通过连接绳连接，每个所述换能器的底部前端均设置有舌形导滑板，使所述换能器底部外沿的前
端呈弧面。
[0008]通过连接绳将多个换能器连接构成柔性连接换能器组件，可规避各换能器之间的干扰；通过在换能器的底部前端设置舌形导滑板，可以使换能器底部外沿的前端呈弧面，类似滑雪板功能，与换能器形成便于滑行的整体，可减小被测介质表面不平顺阻力。该结构的换能器组件可平稳的运用于表面毛糙不平的介质的连续快速超声波检测，保证精度的同时实现连续快速检测。
[0009]进一步地，所述舌形导滑板的底部与所述换能器底部平齐，且所述舌形导滑板的底部前端向上倾斜形成弧面弧面。将舌形导滑板的底部前端设置成弧面，可提高平稳顺畅滑行的能力。
[0010]进一步地，每个所述换能器上设置有喇叭导液器，所述喇叭导液器底部与所述换能器底部平齐；所述喇叭导液器对应于所述换能器的前端和后端均设置有开口，且对应于所述换能器前端的开口大于对应于所述换能器后端开口。
[0011]通过设置喇叭导液器，其前端开口大于后端开口的设计，可将被前方换能器排挤分散开的耦合剂进行汇聚收拢至该喇叭导液器对应的换能器底部，保证换能器的耦合环境；在换能器经过后，喇叭导液器的后端继续收拢耦合剂至后续换能器行进路线的中部，保障后续换能器的耦合环境。喇叭导液器的设置，规避了前面换能器拖走表面耦合剂而导致后面的换能器耦合环境变差的问题，可以在换能器组件运用于连续快速检测时，保证每个换能器在进行过程中可以保持较好的耦合环境，提高检测精度。
[0012]进一步地，对应于所述换能器前端的开口尺寸大于所述换能器的直径。将换能器前端的开口尺寸设计为大于换能器的直径，可将被前面换能器挤压到两侧的耦合剂重新汇聚收拢，换能器后端的开口可将耦合剂尽量汇聚到后面换能器行进路线的中部，保障后面换能器的耦合环境。
[0013]进一步地，还包括阻尼器，所述阻尼器与尾部位置的换能器的后端通过连接绳连接。
[0014]进一步地，所述阻尼器包括配重滑块和具备方向舵功能的阻尼器滑板，所述配重滑块设置于所述阻尼器滑板上。
[0015]通过设置阻尼器，可以避免小尺寸换能器在滑行过程中摩擦阻尼变化导致的行进速度、状态不稳定，同时阻尼滑板具备方向舵的功能，保证换能器行进方向的稳定，从而保障连续快速检测过程的稳定性及换能器位置精度。
[0016]进一步地，所述阻尼器滑板为条形滑板或阻尼滑轮。
[0017]第二方面，提供了一种超声波连续检测系统，包括上位机、超声采集控制模块、超声波仪器、牵引装置及至少一组如上所述的换能器组件；
[0018]所述上位机、超声采集控制模块通信连接、超声波仪器依次通信连接，所述超声波仪器与所述换能器组件连接，所述牵引装置通过拉绳与所述换能器组件连接。
[0019]上位机用于实现对该系统的运行状态控制，至少一组换能器组件构成检测阵列，并由牵引装置提供牵引力实现该检测阵列在被测介质表面的移动，牵引装置工作的同时，超声采集控制模块同步控制超声波仪器工作，进行超声波数据采集，进而可实现对毛糙不平的介质进行高精度的连续快速检测。
[0020]进一步地，至少一组换能器组件构成单线、多线或面阵列的超声波检测阵列。
[0021]进一步地，所述牵引装置为卷扬电机或电动小车。
[0022]有益效果
[0023]本技术提出了一种换能器组件、超声波连续检测系统，具备如下优点：
[0024](1)通过在每个换能器上设置舌形导滑板，可以使换能器底部外沿的前端呈弧面，减小被测介质表面不平顺阻力，确保使换能器组件可平稳的运用于表面毛糙不平的介质的检测，实现高精度的连续快速超声波检测；
[0025](2)通过在每个换能器上设置喇叭导液器，可将被前方换能器排挤分散开的耦合剂进行汇聚收拢至该喇叭导液器对应的换能器底部，保证换能器的耦合环境；在换能器经过后，喇叭导液器的后端继续收拢耦合剂至后续换能器行进路线的中部，保障后续换能器的耦合环境；从而保证每个换能器在进行过程中可以保持较好的耦合环境，提高检测精度；
[0026](3)通过设置阻尼器，可以避免小尺寸换能器在滑行过程中摩擦阻尼变化导致的行进速度、状态不稳定，同时阻尼滑板具备方向舵的功能，保证换能器行进方向的稳定，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换能器组件，其特征在于，包括至少两个换能器，所述换能器之间通过连接绳连接，每个所述换能器的底部前端均设置有舌形导滑板，使所述换能器底部外沿的前端呈弧面；其中，所述舌形导滑板的底部与所述换能器底部平齐，且所述舌形导滑板的底部前端向上倾斜形成弧面。2.根据权利要求1所述的换能器组件，其特征在于，每个所述换能器上设置有喇叭导液器，所述喇叭导液器底部与所述换能器底部平齐；所述喇叭导液器对应于所述换能器的前端和后端均设置有开口，且对应于所述换能器前端的开口大于对应于所述换能器后端开口。3.根据权利要求2所述的换能器组件，其特征在于，对应于所述换能器前端的开口尺寸大于所述换能器的直径。4.根据权利要求1至3任一项所述的换能器组件，其特征在于，还包括阻尼器，所述阻尼器与尾部位置的换能器的后端通过连接绳连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志武，朱德兵，朱涵，杨益成，项诸宝，刘卫军，沈国键，
申请(专利权)人：高速铁路建造技术国家工程实验室，
类型：新型
国别省市：