本實用新型涉及無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱態(tài)鋼管厚度在線檢測裝置。

（二）

背景技術(shù)：

熱態(tài)鋼管厚度精確在線檢測是一項難度大、要求高的檢測項目，鋼管高熱導(dǎo)致無法使用傳統(tǒng)的接觸式檢測方法和設(shè)備，只能通過遠(yuǎn)距離激發(fā)和接收信號的方法加以測量。

脈沖激光超聲的原理是將脈沖激光照射于金屬表面，通過燒蝕效應(yīng)產(chǎn)生超聲波信號，信號通過電磁探頭、空氣耦合傳感器、連續(xù)激光器等設(shè)備接收。公告號CN00809253.2的專利公開了一種使用脈沖激光器激發(fā)信號，由連續(xù)激光器接收信號并送入法布里-帕羅干涉儀（FP干涉儀）解調(diào)的高溫管道檢測方法和裝置，該裝置存在三個缺點：一是脈沖激光器和連續(xù)激光器安放于高溫、高濕度環(huán)境中，必須對激光器進(jìn)行嚴(yán)格的密封和降溫措施，否則會嚴(yán)重影響激光器的性能和壽命；二是激光器本身體積較大，再加上密封和降溫裝置，更使其體積膨脹，而通常生產(chǎn)現(xiàn)場工位緊張，大體積檢測設(shè)備安放存在很多困難；三是FP干涉儀本身的工作原理導(dǎo)致其無論對噪聲、干擾集中的低頻部分還是有效信號集中的高頻部分都同樣敏感，最終導(dǎo)致干涉儀解調(diào)信號的信噪比降低，使厚度計算出現(xiàn)誤差。

公告號為CN102506781A的專利針對同樣的問題提出使用空氣耦合器代替連續(xù)激光器和干涉儀的方法，盡管在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了簡化，但這種方法本身在原理上存在致命的缺陷：空氣耦合傳感器的接收頻率偏低，中心頻率通常在幾百赫茲（Hz），而激光超聲信號的中心頻率都在數(shù)兆赫茲，致使空氣耦合傳感器很難有效接收到激光超聲信號，給后續(xù)的信號處理帶來很大困難，嚴(yán)重影響了管厚的計算精確度。

（三）

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種減小施工體積、提高解調(diào)信號的信噪比、簡化后續(xù)信號處理難度的熱態(tài)鋼管厚度在線檢測裝置。

本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種熱態(tài)鋼管厚度在線檢測裝置，包括架設(shè)在輥道上的熱態(tài)鋼管，熱態(tài)鋼管外圍設(shè)置有通過機(jī)械臂架設(shè)的向心背板，其特征在于：向心背板上設(shè)置有對應(yīng)鋼管圓心的若干個檢測頭，檢測頭內(nèi)部放置有長焦距透鏡和大景深透鏡；檢測頭通過導(dǎo)光臂分別連接脈沖激光器和連續(xù)激光器，導(dǎo)光臂內(nèi)鋪設(shè)有連接連續(xù)激光器和檢測頭的光纖，且導(dǎo)光臂的關(guān)節(jié)處設(shè)置有多級全反鏡；脈沖激光器和連續(xù)激光器放置于遠(yuǎn)離鋼管的制冷機(jī)柜中，脈沖激光器通過上位機(jī)連接位于制冷機(jī)柜中的TWM干涉儀，同時連續(xù)激光器與TWM干涉儀連接。

本實用新型將脈沖激光器、連續(xù)激光器和TWM干涉儀置于遠(yuǎn)離鋼管的機(jī)箱中，脈沖激光和連續(xù)激光通過完全密封的導(dǎo)光臂傳輸。由于脈沖激光瞬時功率非常大，無法通過光纖傳導(dǎo)，因此在導(dǎo)光臂關(guān)節(jié)處設(shè)置全反鏡，通過多級反射將脈沖激光導(dǎo)出；同時，導(dǎo)光臂內(nèi)側(cè)鋪設(shè)光纖，用以傳導(dǎo)小功率的連續(xù)激光。導(dǎo)光臂靠近鋼管的端部連接檢測頭，檢測頭內(nèi)部放置少量必需的長焦距、大景深透鏡組以聚焦脈沖激光和連續(xù)激光，并使兩者焦點重合。長焦距透鏡使檢測頭可以在遠(yuǎn)離鋼管、無需特別隔熱措施下正常工作，大景深透鏡使脈沖激光和連續(xù)激光焦點重合誤差多達(dá)3厘米范圍內(nèi)都不會影響信號的獲取。

本實用新型的更優(yōu)技術(shù)方案為：

所述檢測頭一側(cè)放置紅外測距儀，高溫計固定于鋼管近表面，因為鋼管中超聲波聲速的計算需要考慮到溫度因素的影響，紅外測距儀和高溫計通過網(wǎng)絡(luò)連接上位機(jī)；檢測前上位機(jī)讀取紅外測距儀的輸出數(shù)據(jù)，工作人員根據(jù)紅外測距儀讀數(shù)調(diào)節(jié)導(dǎo)光臂的彎曲程度，進(jìn)而調(diào)整檢測頭的位置，使得脈沖激光的焦點恰好落于鋼管外壁，并與鋼管圓心對齊。

所述導(dǎo)光臂完全密封，保證激光的傳導(dǎo)。

所述檢測頭與鋼管的距離不大于60cm，保證了檢測精確。

所述脈沖激光器的焦點落在鋼管外壁，并與鋼管圓心對齊，保證能夠激發(fā)出較強(qiáng)的超聲信號，有利于壁厚的計算。

所述連續(xù)激光器為532nm連續(xù)激光器和1550nm連續(xù)激光器，上述連續(xù)激光器分別與對應(yīng)的532nm干涉儀和1550nm干涉儀連接，且1550nm干涉儀上設(shè)置有光開關(guān)。

所述制冷機(jī)柜頂部安裝有制冷空調(diào)，制冷機(jī)柜內(nèi)設(shè)置有若干層固定底板，通過制冷空調(diào)保證制冷機(jī)柜內(nèi)的溫度，并在固定底板上放置脈沖激光器、連續(xù)激光器和TWM干涉儀等裝置。

本實用新型導(dǎo)光臂的使用，占用空間小，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整靈活；激光器可以放置在遠(yuǎn)離鋼管數(shù)米的地方，工作環(huán)境寬松，無需特殊的防護(hù)措施，保證了儀器的光學(xué)特性和穩(wěn)定性；使用TWM干涉儀解調(diào)，精度高，受外界干擾小，能夠精確測量壁厚。

（四）附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示A向和B向局部示意圖。

圖中，1輥道，2鋼管，3機(jī)械臂，4向心背板，5檢測頭，6導(dǎo)光臂，7脈沖激光器，8連續(xù)激光器，9制冷機(jī)柜，10紅外測距儀，11高溫計，12制冷空調(diào)，13固定底板。

（五）具體實施方式

附圖為本實用新型的一種具體實施例。該實施例包括架設(shè)在輥道1上的熱態(tài)鋼管2，熱態(tài)鋼管2外圍設(shè)置有通過機(jī)械臂3架設(shè)的向心背板4，向心背板4上設(shè)置有對應(yīng)鋼管2圓心的若干個檢測頭5，檢測頭5內(nèi)部放置有長焦距透鏡和大景深透鏡；檢測頭5通過導(dǎo)光臂6分別連接脈沖激光器7和連續(xù)激光器8，導(dǎo)光臂6內(nèi)鋪設(shè)有連接連續(xù)激光器8和檢測頭5的光纖，且導(dǎo)光臂6的關(guān)節(jié)處設(shè)置有多級全反鏡，用于傳導(dǎo)大功率脈沖激光；脈沖激光器7和連續(xù)激光器8放置于遠(yuǎn)離鋼管2的制冷機(jī)柜9中，脈沖激光器7連接上位機(jī)，同時連續(xù)激光器8連接位于制冷機(jī)柜9中的TWM干涉儀；所述檢測頭5一側(cè)放置紅外測距儀10，高溫計11固定于鋼管2近表面，紅外測距儀10和高溫計11通過網(wǎng)絡(luò)連接上位機(jī)；所述導(dǎo)光臂5完全密封；所述檢測頭5與鋼管2的距離不大于60cm；所述脈沖激光器7的焦點落在鋼管2外壁，并與鋼管2圓心對齊；所述連續(xù)激光器8為532nm連續(xù)激光器和1550nm連續(xù)激光器；所述制冷機(jī)柜9頂部安裝有制冷空調(diào)12，制冷機(jī)柜9內(nèi)設(shè)置有若干層固定底板13。

本實用新型裝置主要由脈沖激光器7、連續(xù)激光器8、TWM干涉儀、導(dǎo)光臂6、檢測頭5、紅外測距儀10、高溫計11和上位機(jī)組成。脈沖激光器7、連續(xù)激光器8、TWM干涉儀和上位機(jī)放置于遠(yuǎn)離熱態(tài)鋼管2的制冷機(jī)柜9中，連續(xù)激光器8與TWM干涉儀連接，上位機(jī)與TWM干涉儀和脈沖激光器7連接，用來控制脈沖激光器7激發(fā)和采集干涉儀解調(diào)信號，進(jìn)行信號處理和實時顯示管壁厚度。導(dǎo)光臂6位于制冷機(jī)柜9和鋼管2之間，可以自由伸縮來調(diào)整檢測頭5到鋼管2的距離。導(dǎo)光臂6靠近鋼管2的端部連接檢測頭5和紅外測距儀10，高溫計11固定于鋼管2近表面，因為鋼管2中超聲波聲速的計算需要考慮到溫度因素的影響，紅外測距儀10和高溫計11的數(shù)據(jù)都通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳送給上位機(jī)。

上位機(jī)開機(jī)后首先接收紅外測距儀10輸入的距離數(shù)據(jù)，根據(jù)此數(shù)據(jù)調(diào)整檢測頭與管壁之間的角度和距離，使脈沖激光器7的焦點落在鋼管2外壁，并與鋼管2圓心對齊。啟動連續(xù)激光器8輸出連續(xù)激光照射到鋼管2外壁，啟動脈沖激光器7輸出脈沖激光照射到鋼管2外壁，連續(xù)激光的焦點與脈沖激光的焦點在鋼管2外壁重合。脈沖激光在鋼管2外壁內(nèi)激發(fā)超聲波使連續(xù)激光的反射光相位發(fā)生變化（我們稱為“信號光”），檢測頭接收信號光使其與原連續(xù)激光匯聚并發(fā)生干涉（我們稱為“干涉光”），進(jìn)而通過導(dǎo)光臂6內(nèi)的光纖傳導(dǎo)到制冷機(jī)柜9中的TWM干涉儀對干涉光進(jìn)行解調(diào)得到有用信號并傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)通過對有用信號的計算得到管壁的厚度。