本實(shí)用新型涉及一種無(wú)損檢測(cè)裝置，特別涉及一種用于管道一次快速檢測(cè)的超聲導(dǎo)波發(fā)生器。屬于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及國(guó)防事業(yè)的需要，管道輸送已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、能源和城市的煤氣運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。工業(yè)管道的服役條件往往很惡劣，由于自然作用和人為損壞等因素使得管道受到不可避免的腐蝕，導(dǎo)致管道壁厚變薄直至破損，泄露事故頻發(fā)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡，且會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境、影響生態(tài)。如何做到防患于未然，做好管道檢測(cè)工作已成為了當(dāng)務(wù)之急。

目前常用于管道系統(tǒng)檢測(cè)的技術(shù)大致可以分為五種：超聲、射線、磁粉、滲透和渦流技術(shù)。這些技術(shù)基本上采取的是逐點(diǎn)掃描，檢測(cè)速度較慢，需要?jiǎng)冸x管道包裹層，成本較高，耗時(shí)耗力，其中一些技術(shù)不能做到在線檢測(cè)。為了解決這些問(wèn)題，超聲導(dǎo)波技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

管道超聲導(dǎo)波技術(shù)是一種用于長(zhǎng)管道的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，它通過(guò)在被測(cè)物體內(nèi)激勵(lì)機(jī)械振動(dòng)來(lái)產(chǎn)生彈性導(dǎo)波，導(dǎo)波會(huì)沿著管壁傳播。當(dāng)遇到缺陷時(shí)，由于待測(cè)件聲阻抗的不同，一部分能量會(huì)被反射形成波包，通過(guò)對(duì)各個(gè)波包的研究，可以找出各缺陷的位置和缺陷的特點(diǎn)。這是一種很有研究?jī)r(jià)值的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

如今所用的超聲導(dǎo)波產(chǎn)生方法主要有兩種。一種是通過(guò)用以壓電陶瓷為振源，通過(guò)施加電場(chǎng)，讓壓電陶瓷產(chǎn)生高頻振動(dòng)，然后將振動(dòng)耦合入管道來(lái)在管道中產(chǎn)生導(dǎo)波，因?yàn)槭芟抻诿舾胁牧蠅弘娞沾杀旧硇阅艿挠绊?，?qū)動(dòng)力不夠高，制造的探頭的分辨率較低。第二種是通過(guò)在管道上直接繞制線圈，通過(guò)永磁鐵來(lái)磁化一段管道，在線圈中加以交變電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。通過(guò)管道的磁致伸縮效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生導(dǎo)波。但由于管道的磁致伸縮系數(shù)較小，其能量轉(zhuǎn)換效率較低。

是基于巨磁致伸縮材料鋱鏑鐵（以下簡(jiǎn)稱Terfenol-D），其振動(dòng)機(jī)理是基于磁致伸縮效應(yīng)，既當(dāng)其所處磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，其尺寸和形狀會(huì)隨之發(fā)生變化。作為一種新型功能材料，其與傳統(tǒng)的壓電陶瓷相比具有應(yīng)變大、能量密度高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。在室溫下Terfenol-D的磁致伸縮應(yīng)變值是壓電陶瓷的5~10倍，能量密度是壓電陶瓷的10~14倍，能量轉(zhuǎn)換系數(shù)高達(dá)0.7，響應(yīng)時(shí)間可達(dá)微秒妙級(jí)，頻率特性好，工作頻帶寬。Terfenol-D將會(huì)成為一種能夠替代壓電陶瓷的功能材料，具有遠(yuǎn)大的前景。目前Terfenol-D已被用于微位移制動(dòng)器、力傳感器執(zhí)行器、水聲換能器等領(lǐng)域。但還未見(jiàn)其用于管道無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。

華中科技大學(xué)的徐江、武新軍老師已發(fā)表了多篇關(guān)于磁致伸縮導(dǎo)波傳感器的實(shí)用新型專利，如申請(qǐng)與2012年5月28日和2015年4月22日的磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器和磁致伸縮導(dǎo)波傳感器。但這些傳感器都是將管道磁化，然后利用管道本身的磁致伸縮性能發(fā)射或接收導(dǎo)波，操作繁瑣，效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種工作頻率范圍大，信號(hào)幅值高，分辨率高的用于管道快速檢測(cè)的超聲導(dǎo)波發(fā)生器。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種超聲導(dǎo)波發(fā)生器，包括夾具體、緊固螺釘、剛玉墊片和振源，水平設(shè)置的夾具體呈倒Ｕ型，包括垂直底板和從垂直底板的上下側(cè)分別向外水平延伸的上側(cè)板和下側(cè)板，所述上側(cè)板和下側(cè)板之間構(gòu)成叉口，所述垂直底板中心設(shè)有窗口；所述振源為巨磁致伸縮材料制成的芯棒，所述芯棒一端浸有絕緣漆，在浸有絕緣漆的芯棒一端上繞有線圈，夾具體的叉口插在被檢管道端頭的管壁上下側(cè)，繞有線圈的芯棒一端穿出窗口，芯棒另一端貼合在被檢管道的端頭上側(cè)；緊固螺釘下端擰入夾具體的上側(cè)板，依次通過(guò)墊片和芯棒一端壓在被檢管道的端頭上。

本實(shí)用新型的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步的，所述剛玉墊片直徑大于緊固螺釘下端的端頭直徑，緊固螺釘下端端頭與剛玉墊片固定連接。

進(jìn)一步的，繞有線圈的芯棒另一端端頭粘貼釹鐵硼永磁鐵。

進(jìn)一步的，所述芯棒為長(zhǎng)方體形，所述長(zhǎng)方體形的尺寸為25mm×4mm×1mm。

進(jìn)一步的，所述線圈為漆包線線圈，所述漆包線線圈的匝數(shù)為150，漆包線直徑Φ0.2mm。

所述漆包線線圈的匝數(shù)為150，漆包線直徑Φ0.2mm。芯棒浸有絕緣漆部的長(zhǎng)度和線圈的長(zhǎng)度相等，所述浸有絕緣漆部的長(zhǎng)度L1與芯棒長(zhǎng)度L之比：L1/L=0.46～0.48∶1。

本實(shí)用新型的超聲導(dǎo)波發(fā)生器由釹鐵硼永磁鐵提供偏置磁場(chǎng)，線圈提供交變磁場(chǎng)，處在線圈中的部分芯棒產(chǎn)生振動(dòng)，通過(guò)夾具將部分芯棒與被檢管道上表面貼合段的振動(dòng)耦合到被檢管道，在被檢管道中產(chǎn)生出超聲導(dǎo)波來(lái)檢測(cè)被檢管道的缺陷。擰動(dòng)緊固螺釘對(duì)芯棒加載厚度方向施加預(yù)應(yīng)力，使振動(dòng)更好的耦合入被檢管道，提高其振動(dòng)幅值。工作頻率范圍大，信號(hào)幅值高，分辨率高，檢測(cè)的靈敏度高，缺陷定位精確，在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過(guò)下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說(shuō)明進(jìn)行圖示和解釋，這些實(shí)施例，是參照附圖僅作為例子給出的。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的左視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括倒Ｕ型的夾具體1、緊固螺釘2、剛玉墊片3和振源，夾具體1水平設(shè)置，呈倒Ｕ型，可采用焊接或鑄造加工而成，包括垂直底板11和從垂直底板的上下側(cè)分別向外水平延伸的上側(cè)板12和下側(cè)板13，上側(cè)板12和下側(cè)板13之間構(gòu)成叉口14，垂直底板11中心設(shè)有窗口111。

振源為巨磁致伸縮材料制成的芯棒4，本實(shí)施例的芯棒4為25mm×4mm×1mm（長(zhǎng)×寬×高）的長(zhǎng)方體形。芯棒4在長(zhǎng)度方向分成兩部分，一部分浸有絕緣漆并繞制線圈41，芯棒4浸有絕緣漆的長(zhǎng)度和線圈41的長(zhǎng)度相等，線圈41采用漆包線繞制，其匝數(shù)為150，漆包線直徑為Φ0.2mm。所述浸有絕緣漆的長(zhǎng)度L1與芯棒長(zhǎng)度L之比：L1/L=0.46～0.48∶1，本實(shí)施例的浸有絕緣漆的長(zhǎng)度L1=12mm，其與芯棒長(zhǎng)度L之比L1/L=0.47，芯棒4另一部分長(zhǎng)度為13mm，繞有線圈41的芯棒4左端端頭粘貼釹鐵硼永磁鐵5。夾具體1的叉口14插在被檢管道10端頭管壁101的上下側(cè)，芯棒4右端貼合在被檢管道10的端頭的管壁101上側(cè)，繞有線圈41的芯棒4左端穿出窗口111，緊固螺釘2下端擰入夾具體1的上側(cè)板11，依次通過(guò)剛玉墊片3和芯棒4右端壓在被檢管道10的端頭上。剛玉墊片3通過(guò)環(huán)氧膠粘接在緊固螺釘2下端端頭上。剛玉墊片3的直徑大于緊固螺釘2下端的端頭直徑，減小緊固螺釘2對(duì)芯棒4右端的壓強(qiáng)，避免芯棒4被壓斷。

使用本實(shí)用新型的檢測(cè)過(guò)程如下：

1）將夾具體1的叉口14插進(jìn)被檢測(cè)的具有有三條焊縫的管道10端口的管壁101的上下側(cè)。

2）先將緊固螺釘2擰入夾具體1的上側(cè)板11，然后在緊固螺釘2下端端頭粘接一片剛玉墊片3。

3）將芯棒4右端貼合在被檢管道10的端頭上側(cè)，將粘貼有釹鐵硼永磁鐵5的芯棒4左端端頭的繞有線圈41部分穿出夾具體1的窗口111，并將線圈41兩端連接到信號(hào)發(fā)生器上。

4）轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺釘2，使得緊固螺釘2下端的剛玉墊片3壓住芯棒4右端上側(cè)，輸入經(jīng)漢寧窗調(diào)制過(guò)的中心頻率為70kHz的10個(gè)周期的正弦音頻脈沖信號(hào)；在釹鐵硼永磁鐵5偏置磁場(chǎng)和漆包線線圈41交變磁場(chǎng)的共同作用下，芯棒4產(chǎn)生了周期性的振動(dòng)。

5）繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺釘2，對(duì)芯棒4施加壓力，此時(shí)接收信號(hào)的幅值會(huì)逐漸變大并趨于穩(wěn)定；通過(guò)夾具體1把振動(dòng)耦合到被檢管道10，并在被檢管道10中產(chǎn)生導(dǎo)波，若導(dǎo)波在傳播的過(guò)程中如遇到缺陷，因待測(cè)件聲阻抗的不同產(chǎn)生反射形成波包，通過(guò)到達(dá)波包的時(shí)間和導(dǎo)波在管道中傳播的速度就可以確定缺陷的位置，此時(shí)接收信號(hào)的幅值會(huì)逐漸變大并趨于穩(wěn)定。

以上描述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋，不是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求。在不違背本實(shí)用新型基本結(jié)構(gòu)的情況下，本實(shí)用新型可以作任何形式的修改。