專利名稱：聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力管道的檢測(cè)領(lǐng)域，具體是一種聚乙烯管道熱熔接頭焊接質(zhì)量的微波掃描檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
聚乙烯(PE)管道具有許多卓越的性能，如耐低溫、耐腐蝕、韌性好、抗開(kāi)裂、連接方便、良好的抗刮能力、良好的快速裂紋傳遞抵抗能力等，在實(shí)踐中其壽命為鋼管的4倍。 因此，聚乙烯管已成為城市輸氣管網(wǎng)、中低壓供水管網(wǎng)的最佳選擇。聚乙烯管道之間的連接方法主要有熱熔對(duì)接(熱熔焊接)和電熔連接兩種。熱熔對(duì)接的技術(shù)更為成熟，連接費(fèi)用較低，因此在目前的實(shí)際應(yīng)用中，特別是使用大公稱直徑管道的場(chǎng)合，聚乙烯管道的連接以熱熔對(duì)接為主。熱熔對(duì)接方法的具體過(guò)程如下首先將聚乙烯管材的橫截面端面處理平整，再用具有一定壓力的加熱板加熱連接部位至熔融狀態(tài)；然后移走加熱板，施加壓力將兩個(gè)熔融端面用力壓在一起；最后在穩(wěn)定的壓力作用下將兩個(gè)部件連接固定，直至接頭冷卻。 熱熔焊接由于使用了熱工具，管材的加熱熔融和熔接兩個(gè)步驟是分開(kāi)進(jìn)行的，熔接時(shí)熔體易發(fā)生錯(cuò)位，從而在熱熔接頭內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。熱熔對(duì)接質(zhì)量受人為因素的影響較大，因此聚乙烯管道熱熔接頭處可能存在各種不同的缺陷，主要包括裂紋、未熔合、氣孔、夾雜、冷焊(cold weld)等。其中，對(duì)冷焊缺陷的檢測(cè)是最困難的，因?yàn)檫@種缺陷一般不會(huì)引起接頭處宏觀結(jié)構(gòu)的變化，比如形成空隙、剝離等。接頭處的缺陷對(duì)聚乙烯管道的安全性是一個(gè)很大的威脅，絕大多數(shù)聚乙烯管道事故都是由接頭缺陷引起的。因此，要提高聚乙烯管道的安全性，必須提供有效可靠的接頭缺陷檢測(cè)方法和完善的接頭安全評(píng)定方法?，F(xiàn)有的聚乙烯管道熱熔接頭的檢測(cè)方法主要有破壞性檢驗(yàn)和非破壞性檢驗(yàn)兩類。 熱熔接頭的破壞性檢驗(yàn)，本質(zhì)上是對(duì)焊接界面粘接能力的評(píng)定。破壞性試驗(yàn)是一種抽檢性質(zhì)的檢測(cè)方法，現(xiàn)階段大多用于在熱熔焊機(jī)廠家的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。熱熔接頭的非破壞性檢驗(yàn)主要指目視檢測(cè)和超聲檢測(cè)。目視，檢測(cè)還沒(méi)有形成國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)方法主要根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)形成，檢測(cè)時(shí)僅通過(guò)目測(cè)外觀及尺寸來(lái)判斷質(zhì)量好壞，無(wú)法觀察到焊接的內(nèi)部缺陷，可靠性有所欠缺。超聲檢測(cè)能夠直接獲得材料內(nèi)部的狀態(tài)信息，可以對(duì)一些宏觀缺陷進(jìn)行判別，但是對(duì)工藝性缺陷(如冷焊)的檢測(cè)比較困難。聚乙烯是一種高分子材料，相比金屬材料會(huì)吸收和損耗更多的聲波能量，并且由于其結(jié)構(gòu)比金屬材料復(fù)雜，易于增加聲波的散射， 這些都增加了聚乙烯管道接頭超聲檢測(cè)的難度。更為重要的是，超聲方法無(wú)法有效地檢測(cè)聚乙烯管道焊接過(guò)程中產(chǎn)生的工藝性缺陷(如冷焊)。近年來(lái)，鄭津洋、郭偉燦等人利用超聲方法對(duì)聚乙烯管道電熔接頭進(jìn)行檢測(cè)，提出了“冷焊特征線檢測(cè)法”，可用于冷焊缺陷的檢測(cè)和表征。但是，對(duì)于目前應(yīng)用最為廣泛的聚乙烯管道熱熔接頭的檢測(cè)，目前仍未找到有效的檢測(cè)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種聚乙烯管道熱熔接頭的微
3波掃描檢測(cè)方法和相應(yīng)的檢測(cè)裝置，該檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置具有可檢測(cè)多種類型的缺陷、 檢測(cè)靈敏度和精度高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，特別是可以有效地檢測(cè)冷焊等工藝性缺陷，操作簡(jiǎn)便，成本較低。本發(fā)明提供的技術(shù)方案一種聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，用微波掃描裝置檢測(cè)聚乙烯管道熱熔接頭，微波探頭中的發(fā)射器向被測(cè)接頭發(fā)射微波，微波經(jīng)過(guò)兩個(gè)接收傳感器記錄基線波幅，然后穿透接頭表面進(jìn)入其內(nèi)部，材料中的缺陷看作是具有與周圍材料不同的介電常數(shù)的介質(zhì)，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射；被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)發(fā)生干涉，由接收傳感器接收并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，連同掃描位置信息一起經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)后輸入計(jì)算機(jī)中，獲得掃描圖像，根據(jù)掃描圖像得到熱熔接頭內(nèi)缺陷的相關(guān)信息。所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，按以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)將微波探頭定位于聚乙烯管道的熱熔接頭融合區(qū)外表面的一側(cè)；(2)微波探頭沿?zé)崛劢宇^外表面進(jìn)行連續(xù)掃描，檢測(cè)時(shí)所用的微波頻率為 1G-200GHZ ；(3)微波探頭獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換后，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，形成掃描圖像。所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，微波探頭進(jìn)行勻速掃描或變速掃描。所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，在對(duì)聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行掃描時(shí)，避免使用耦合劑。所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，微波探頭與熱熔接頭外表面進(jìn)行接觸掃描；或者，采用微波探頭靠近熱熔接頭外表面的方式進(jìn)行掃描。所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在l_5cm。所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法使用的檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置包括微波探頭、機(jī)械掃描裝置、掃描控制系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)，微波探頭的一端安裝于機(jī)械掃描裝置上，微波探頭的另一端與聚乙烯管道的熱熔接頭相對(duì)應(yīng)；機(jī)械掃描裝置安裝在聚乙烯管道周向外部被檢熱熔接頭旁邊，計(jì)算機(jī)的輸出端經(jīng)掃描控制系統(tǒng)連接機(jī)械掃描裝置，微波探頭的輸出端經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)連接計(jì)算機(jī)的輸入端。所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)裝置，微波探頭包含一個(gè)微波發(fā)射器和A、B兩個(gè)接收傳感器，其中兩個(gè)接收傳感器并列放置，相隔1/4微波波長(zhǎng)的距離。所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)裝置，機(jī)械掃描裝置包括直線步進(jìn)電機(jī)和由直線步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)的可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的探桿，微波探頭固定在探桿的一端。所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)裝置，信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括位置傳感器、信號(hào)放大器和數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器，微波探頭與位置傳感器電連接，微波探頭的電壓信號(hào)輸出端與信號(hào)放大器連接，位置傳感器和信號(hào)放大器的輸出端與數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接， 數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接計(jì)算機(jī)。本發(fā)明的原理如下
微波是一種頻率范圍在0. 3-300GHz (優(yōu)選為lG_200GHz)之間的電磁波，當(dāng)微波從一種介質(zhì)進(jìn)入到另一種具有不同介電常數(shù)的介質(zhì)中時(shí)，兩種介質(zhì)介電常數(shù)的差異使微波發(fā)生反射或折射。材料中的缺陷可以看作是具有與周圍材料不同的介電常數(shù)的介質(zhì)，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射。反射信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)發(fā)生干涉，經(jīng)微波探頭轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，再經(jīng)信號(hào)放大和數(shù)字化轉(zhuǎn)變得到掃描圖像。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置能夠有效可靠地檢測(cè)聚乙烯管道熱熔接頭的各種類型的缺陷，具體優(yōu)點(diǎn)如下(1)與常規(guī)的超聲檢測(cè)、X射線照相等無(wú)損檢測(cè)方法相比，本發(fā)明采用微波檢測(cè)可通過(guò)空氣實(shí)現(xiàn)從探頭到被測(cè)熱熔接頭的有效耦合，因此不需要使用耦合劑，可避免耦合劑帶來(lái)的材料污染問(wèn)題；(2)本發(fā)明采用微波容易通過(guò)空氣傳播，不會(huì)因?yàn)榭諝膺@個(gè)傳播介質(zhì)引起一系列反射的混淆；(3)本發(fā)明傳播中的微波其幅度和相位的信息比較容易獲得；(4)本發(fā)明在探頭和被測(cè)接頭之間不要求物理接觸，可以不接觸表面實(shí)施快速檢測(cè)；(5)本發(fā)明微波探頭可以用固態(tài)器件組成，既牢固又可靠；(6)本發(fā)明能夠有效地檢測(cè)出熱熔接頭中的各種體積型缺陷和面積型缺陷，尤其是可以有效地檢測(cè)出諸如冷焊缺陷這樣的工藝性缺陷，這是其它無(wú)損檢測(cè)方法(超聲、射線等)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。(7)微波檢測(cè)技術(shù)是上世紀(jì)90年代開(kāi)始逐漸發(fā)展起來(lái)的一種新型的檢測(cè)技術(shù)，主要用于對(duì)介電材料的檢測(cè)，如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料管道、橡膠伸縮接頭、復(fù)合陶瓷板等。在國(guó)內(nèi)，目前尚未見(jiàn)有關(guān)微波技術(shù)對(duì)聚乙烯管道接頭檢測(cè)的報(bào)道，也未見(jiàn)微波檢測(cè)聚乙烯管道接頭相關(guān)設(shè)備的報(bào)道。因此，本發(fā)明的實(shí)施有望填補(bǔ)該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)的空白。


圖1是本發(fā)明提供的檢測(cè)裝置的原理框圖。圖2是本發(fā)明提供的檢測(cè)裝置的使用狀態(tài)示意圖。圖3是本發(fā)明提供的檢測(cè)方法的檢測(cè)原理示意圖。圖4是完好無(wú)缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描圖像。圖5是含有冷焊缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描圖像。圖6是對(duì)接時(shí)所施加的壓力過(guò)大而形成的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描圖像。圖7是含有未熔合缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描圖像。圖中，1聚乙烯管道；2熱熔接頭；3微波探頭；4探桿；5機(jī)械掃描裝置；6掃描控制系統(tǒng)；7信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；8計(jì)算機(jī)；9發(fā)射器；10被測(cè)接頭；11接收傳感器；12缺陷。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1-2所示，本發(fā)明聚乙烯管道1的熱熔接頭2微波掃描檢測(cè)裝置，包括微波探頭3、機(jī)械掃描裝置5、掃描控制系統(tǒng)6、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)7、計(jì)算機(jī)8等，微波探頭3的一端安裝于機(jī)械掃描裝置5上，微波探頭3的另一端與聚乙烯管道1的熱熔接頭2相對(duì)應(yīng)；機(jī)械掃描裝置5安裝在聚乙烯管道1周向外部被檢熱熔接頭2旁邊，機(jī)械掃描裝置5帶動(dòng)微波探頭3運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)掃描；計(jì)算機(jī)8的輸出端通過(guò)電纜經(jīng)掃描控制系統(tǒng)6連接機(jī)械掃描裝置5， 控制機(jī)械掃描裝置和微波探頭的移動(dòng)；微波探頭3的輸出端通過(guò)電纜經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)7連接計(jì)算機(jī)8的輸入端，信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)7接收由微波探頭3傳送的電壓信號(hào)與掃描位置信息， 并進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，以便形成掃描圖像；計(jì)算機(jī)8實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像并利用軟件對(duì)圖像進(jìn)行分析；本發(fā)明中，微波探頭3包含一個(gè)微波發(fā)射器9和A、B兩個(gè)接收傳感器11，其中兩個(gè)接收傳感器并列放置，相隔1/4微波波長(zhǎng)的距離(圖3)，工作時(shí)分別產(chǎn)生一個(gè)干涉圖樣， 兩個(gè)干涉圖樣的差別信息通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸入計(jì)算機(jī)形成掃描圖像。本發(fā)明中，機(jī)械掃描裝置5包括直線步進(jìn)電機(jī)和由直線步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)的可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的探桿4，微波探頭3固定在探桿4的一端，使微波探頭3可以沿著聚乙烯管道1的熱熔接頭2的外表面作往復(fù)運(yùn)動(dòng)(圖2)。本發(fā)明中，信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)7由位置傳感器、信號(hào)放大器和數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器組成， 微波探頭3與位置傳感器電連接，微波探頭3的電壓信號(hào)輸出端與信號(hào)放大器連接，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大；位置傳感器和信號(hào)放大器的輸出端與數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接計(jì)算機(jī)8。如圖3所示，用微波掃描裝置檢測(cè)聚乙烯管道熱熔接頭時(shí)，微波探頭3中的發(fā)射器 9向被測(cè)接頭10發(fā)射微波，微波經(jīng)過(guò)兩個(gè)接收傳感器11 (A、B)記錄基線波幅，然后穿透接頭表面進(jìn)入其內(nèi)部，材料中的缺陷可以看作是具有與周圍材料不同的介電常數(shù)的介質(zhì)，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷12的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射。被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)形成干涉圖樣，由接收傳感器接收并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，連同掃描位置信息一起經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)后輸入計(jì)算機(jī)中，獲得掃描圖像。根據(jù)掃描圖像可以得到熱熔接頭內(nèi)缺陷的相關(guān)信息。如圖1-3所示，本發(fā)明聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，按以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)將微波探頭3定位于聚乙烯管道1的熱熔接頭2融合區(qū)外表面的一側(cè)；(2)微波探頭3沿?zé)崛劢宇^2外表面進(jìn)行連續(xù)掃描，可勻速掃描，也可變速掃描，掃描速度為2-30cm/s，檢測(cè)所用的微波頻率為1G-200GHZ ；在對(duì)聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行掃描時(shí)，不需要任何耦合劑；微波探頭3可以與熱熔接頭2外表面進(jìn)行接觸掃描，也可以靠近熱熔接頭2外表面的方式進(jìn)行掃描。(3)微波探頭3獲得的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)7，進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換后，輸入計(jì)算機(jī)8進(jìn)行處理，形成掃描圖像。實(shí)施例1使用本發(fā)明提供的微波檢測(cè)裝置對(duì)一完好無(wú)缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行檢測(cè)。先對(duì)接頭外表面進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，使其光滑平整，然后按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的步驟對(duì)接頭進(jìn)行檢測(cè)，使用的微波頻率為MGHz，采用勻速掃描，掃描速度為lOcm/s，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在3cm ；本實(shí)施例中，接收傳感器A、B記錄的信號(hào)通過(guò)基線波幅分別予以顯示，得到的微波掃描圖像見(jiàn)圖4。圖中X坐標(biāo)代表軸向方向，Y坐標(biāo)代表徑向方向。該熱熔接頭的高熱影響區(qū)的寬度大約為0.25英寸，中線位置大約在Y = 2處。該熱熔接頭的掃描圖像在整個(gè)軸向方向都比較均勻，幾乎沒(méi)有波動(dòng)。實(shí)施例2使用本發(fā)明提供的微波檢測(cè)裝置對(duì)一含有冷焊缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行檢測(cè)。先對(duì)接頭外表面進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，使其光滑平整，然后按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的步驟對(duì)接頭進(jìn)行檢測(cè)，使用的微波頻率為MGHz，采用勻速掃描，掃描速度為15cm/s，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在2cm ；本實(shí)施例中，接收傳感器A、B記錄的信號(hào)通過(guò)基線波幅分別予以顯示，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射。 被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)形成干涉圖樣，得到的微波掃描圖像見(jiàn)圖5。以實(shí)施例 1為參照例，該熱熔接頭的高熱影響區(qū)明顯較寬，中線位置發(fā)生偏離，圖像強(qiáng)度發(fā)生波動(dòng)，局部出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象。實(shí)施例3使用本發(fā)明提供的微波檢測(cè)裝置對(duì)一在對(duì)接時(shí)施加壓力過(guò)大而形成的聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行檢測(cè)。先對(duì)接頭外表面進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，使其光滑平整，然后按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的步驟對(duì)接頭進(jìn)行檢測(cè)，使用的微波頻率為MGHz，采用勻速掃描，掃描速度為Hcm/s，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在km ；本實(shí)施例中，接收傳感器A、B記錄的信號(hào)通過(guò)基線波幅分別予以顯示，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射。被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)形成干涉圖樣，得到的微波掃描圖像見(jiàn)圖6。以實(shí)施例1為參照例，該熱熔接頭的高熱影響區(qū)明顯較窄，約為0. 15英寸。實(shí)施例4使用本發(fā)明提供的微波檢測(cè)裝置對(duì)一含有未熔合缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行檢測(cè)。先對(duì)接頭外表面進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，使其光滑平整，然后按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的步驟對(duì)接頭進(jìn)行檢測(cè)，使用的微波頻率為MGHz，采用勻速掃描，掃描速度為20cm/s，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在3cm ；本實(shí)施例中，接收傳感器A、B記錄的信號(hào)通過(guò)基線波幅分別予以顯示，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射。被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)形成干涉圖樣，得到的微波掃描圖像見(jiàn)圖7。以實(shí)施例1為參照例，該熱熔接頭的高熱影響區(qū)較寬，中線位置發(fā)生偏離，圖像出現(xiàn)明顯的不均勻和不連續(xù)(缺失)現(xiàn)象。實(shí)施例5使用本發(fā)明提供的微波檢測(cè)裝置對(duì)一含有冷焊缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行檢測(cè)。先對(duì)接頭外表面進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，使其光滑平整，然后按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的步驟對(duì)接頭進(jìn)行檢測(cè)，使用的微波頻率為MGHz，采用勻速掃描，掃描速度為8cm/s，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在2cm ；本實(shí)施例中，接收傳感器A、B記錄的信號(hào)通過(guò)基線波幅分別予以顯示，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射。被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)形成干涉圖樣。以實(shí)施例1為參照例，該熱熔接頭的高熱影響區(qū)明顯較寬，中線位置發(fā)生偏離，圖像強(qiáng)度發(fā)生波動(dòng)，局部出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象。實(shí)施例6使用本發(fā)明提供的微波檢測(cè)裝置對(duì)一含有冷焊缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行檢測(cè)。先對(duì)接頭外表面進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，使其光滑平整，然后按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的
7步驟對(duì)接頭進(jìn)行檢測(cè)，使用的微波頻率為MGHz，采用勻速掃描，掃描速度為20cm/s，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在2cm;本實(shí)施例中，接收傳感器A、B記錄的信號(hào)通過(guò)基線波幅分別予以顯示，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射。 被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)形成干涉圖樣。以實(shí)施例1為參照例，該熱熔接頭的高熱影響區(qū)明顯較寬，中線位置發(fā)生偏離，圖像強(qiáng)度發(fā)生波動(dòng)，局部出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象。實(shí)施例7使用本發(fā)明提供的微波檢測(cè)裝置對(duì)一含有未熔合缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行檢測(cè)。先對(duì)接頭外表面進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，使其光滑平整，然后按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的步驟對(duì)接頭進(jìn)行檢測(cè)，使用的微波頻率為MGHz，采用勻速掃描，掃描速度為Hcm/s，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在3cm ；本實(shí)施例中，接收傳感器A、B記錄的信號(hào)通過(guò)基線波幅分別予以顯示，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射。被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)形成干涉圖樣。以實(shí)施例1為參照例，該熱熔接頭的高熱影響區(qū)較寬，中線位置發(fā)生偏離，圖像出現(xiàn)明顯的不均勻和不連續(xù)(缺失)現(xiàn)象。實(shí)施例8使用本發(fā)明提供的微波檢測(cè)裝置對(duì)一含有未熔合缺陷的聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行檢測(cè)。先對(duì)接頭外表面進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，使其光滑平整，然后按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的步驟對(duì)接頭進(jìn)行檢測(cè)，使用的微波頻率為MGHz，采用勻速掃描，掃描速度為16cm/s，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在3cm ；本實(shí)施例中，接收傳感器A、B記錄的信號(hào)通過(guò)基線波幅分別予以顯示，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射。被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)形成干涉圖樣。以實(shí)施例1為參照例，該熱熔接頭的高熱影響區(qū)較寬，中線位置發(fā)生偏離，圖像出現(xiàn)明顯的不均勻和不連續(xù)(缺失)現(xiàn)象。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本本發(fā)明的限定范圍。
權(quán)利要求
1.一種聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，其特征在于，用微波掃描裝置檢測(cè)聚乙烯管道熱熔接頭，微波探頭中的發(fā)射器向被測(cè)接頭發(fā)射微波，微波經(jīng)過(guò)兩個(gè)接收傳感器記錄基線波幅，然后穿透接頭表面進(jìn)入其內(nèi)部，材料中的缺陷看作是具有與周圍材料不同的介電常數(shù)的介質(zhì)，當(dāng)行進(jìn)中的微波遇到缺陷的時(shí)候，介電常數(shù)的變化使微波發(fā)生反射； 被反射的微波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)發(fā)生干涉，由接收傳感器接收并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，連同掃描位置信息一起經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)后輸入計(jì)算機(jī)中，獲得掃描圖像，根據(jù)掃描圖像得到熱熔接頭內(nèi)缺陷的相關(guān)信息。
2.按照權(quán)利要求1所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，其特征在于，按以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)將微波探頭定位于聚乙烯管道的熱熔接頭融合區(qū)外表面的一側(cè)；(2)微波探頭沿?zé)崛劢宇^外表面進(jìn)行連續(xù)掃描，檢測(cè)時(shí)所用的微波頻率為1G-200GHZ；(3)微波探頭獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換后，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，形成掃描圖像。
3.按照權(quán)利要求1所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，其特征在于，微波探頭進(jìn)行勻速掃描或變速掃描。
4.按照權(quán)利要求1所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，其特征在于，在對(duì)聚乙烯管道熱熔接頭進(jìn)行掃描時(shí)，避免使用耦合劑。
5.按照權(quán)利要求1所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，其特征在于，微波探頭與熱熔接頭外表面進(jìn)行接觸掃描；或者，采用微波探頭靠近熱熔接頭外表面的方式進(jìn)行掃描。
6.按照權(quán)利要求1所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法，其特征在于，微波探頭與接頭外表面之間的距離控制在l_5cm。
7.—種權(quán)利要求1所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)方法使用的檢測(cè)裝置， 其特征在于，該檢測(cè)裝置包括微波探頭、機(jī)械掃描裝置、掃描控制系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)，微波探頭的一端安裝于機(jī)械掃描裝置上，微波探頭的另一端與聚乙烯管道的熱熔接頭相對(duì)應(yīng)；機(jī)械掃描裝置安裝在聚乙烯管道周向外部被檢熱熔接頭旁邊，計(jì)算機(jī)的輸出端經(jīng)掃描控制系統(tǒng)連接機(jī)械掃描裝置，微波探頭的輸出端經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)連接計(jì)算機(jī)的輸入端。
8.按照權(quán)利要求7所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)裝置，其特征在于，微波探頭包含一個(gè)微波發(fā)射器和A、B兩個(gè)接收傳感器，其中兩個(gè)接收傳感器并列放置，相隔 1/4微波波長(zhǎng)的距離。
9.按照權(quán)利要求7所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)裝置，其特征在于，機(jī)械掃描裝置包括直線步進(jìn)電機(jī)和由直線步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)的可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的探桿，微波探頭固定在探桿的一端。
10.按照權(quán)利要求7所述的聚乙烯管道熱熔接頭的微波掃描檢測(cè)裝置，其特征在于，信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括位置傳感器、信號(hào)放大器和數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器，微波探頭與位置傳感器電連接，微波探頭的電壓信號(hào)輸出端與信號(hào)放大器連接，位置傳感器和信號(hào)放大器的輸出端與數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓力管道的檢測(cè)領(lǐng)域，具體是一種聚乙烯管道熱熔接頭焊接質(zhì)量的微波掃描檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置?；谶@種檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法可檢測(cè)多種類型的缺陷，特別是可以有效地檢測(cè)冷焊等工藝性缺陷，具有靈敏度高、檢測(cè)精度高和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。聚乙烯管道熱熔接頭缺陷的微波掃描檢測(cè)方法，將包含微波發(fā)射和接收裝置的微波探頭定位于聚乙烯管道熱熔接頭融合區(qū)外表面的一側(cè)；微波探頭沿接頭外表面以一定的速度移動(dòng)以進(jìn)行掃描；獲得的微波信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換和計(jì)算機(jī)處理后得到掃描圖像。微波檢測(cè)裝置包括包含微波發(fā)射和接收裝置的微波探頭、機(jī)械掃描裝置、掃描控制系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)以及連接電纜，其操作簡(jiǎn)便，成本較低。
文檔編號(hào)G01N22/02GK102384919SQ201110266710
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者潘柏定, 潘金平, 祝新偉, 譚連江 申請(qǐng)人:嘉興市特種設(shè)備檢測(cè)院