CN116223630B - 变频超声检测钢管焊缝质量的装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种变频超声检测钢管焊缝质量的装置，涉及超声检测技术领域，其包括包括发射箱和接收箱，发射箱和接受箱设置在待检测钢管管壁的两侧，发射箱上周向分布有若干第一发射换能器，若干第一发射换能器中心设置有第二发射换能器，第一发射换能器和第二发射换能器的下方连接有功率放大器；若干接收换能器均匀分布在接收箱上。本申请具有通过其中一个第一发射器和第二发射器组合，发射出信号，作为检测钢管的声源，接收换能器接收到信号后，通过波长和频率计算声波传播速度，如果速度低，则焊缝有问题，可能混杂其他杂质或者虚焊，存在一些气泡，这样检测分别利用不同的频率驱动，形成差频与和频，提升检测分辨率的效果。

Description

变频超声检测钢管焊缝质量的装置

技术领域

本申请涉及超声检测技术领域，尤其是涉及一种变频超声检测钢管焊缝质量的装置。

背景技术

钢管是由钢板弯曲后焊接而成的，为了保证钢管的质量，需要在焊接完成后对焊缝的质量进行检测。

现有的超声检测技术，使用单一频率进行检测，单一频率的检测分辨率有限，难以覆盖不同焊缝的质量检测，特别是对微小焊缝质量容易漏检。

发明内容

为了解决上述提到的单一频率检测容易漏检的问题，本申请提供一种变频超声检测钢管焊缝质量的装置。

本申请提供的一种变频超声检测钢管焊缝质量的装置，采用如下的技术方案：

一种变频超声检测钢管焊缝质量的装置，包括发射箱和接收箱，所述发射箱和接受箱设置在待检测钢管管壁的两侧，所述发射箱上周向分布有若干第一发射换能器，若干所述第一发射换能器中心设置有第二发射换能器，所述第一发射换能器和第二发射换能器的下方连接有功率放大器，所述第一发射换能器和第二发射换能器与待检测钢管贴合；

若干接收换能器，均匀分布在接收箱上，所述接收换能器与待检测钢管贴合，所述接收换能器适于接收第一发射换能器和第二发射换能器通过待检测钢管后的信号。

通过采用上述技术方案，多频功率放大器输出不同的信号频率分别驱动第一发射换能器与第二发射换能器， 通过其中一个第一发射器和第二发射器组合，发射出信号，作为检测钢管的声源，接收换能器接收到信号后，通过波长和频率计算声波传播速度，如果速度低，则焊缝有问题，可能混杂其他杂质或者虚焊，存在一些气泡，然后对比声波的幅度，如果幅度变小，说明衰减变大，焊缝可能有问题，这样检测分别利用不同的频率驱动，形成差频与和频，提升检测分辨率。

可选的，所述第一发射换能器为高谐振频率发射换能器，所述第二发射换能器为低谐振频率发射换能器，谐振频率在100kHz～1MHz。

通过采用上述技术方案，高谐振频率发射换能器的优势是分辨率高，可以检测较小尺度的焊缝质量；低谐振频率发射换能器优势是声波穿透性强，衰减小，可以穿透待测钢管检测。

可选的，所述发射箱设置在云台上，所述云台适于沿待检测钢管轴向方向移动。

通过采用上述技术方案，通过云台的移动，可以将信号传输到对应位置的接收换能器内，从而得到检测的结果，可以检测不同位置的焊缝，结果更加的准确。

可选的，所述接收换能器沿钢管轴向方向半波长排列，相邻不同的接收换能器极化极性相反。

通过采用上述技术方案，接收换能器极化极性相反，保证接受换能器和传输的信号能够一一对应，保证检测的准确性。

可选的，所述接收换能器连接有前置放大单元。

通过采用上述技术方案，前置放大单元将接收到的初始信号放大，便于分析。

可选的，所述接收换能器通过差分线缆连接有宽增益信号接收器。

通过采用上述技术方案，差分信号是接收换能器使用两芯独立的电缆输出信号，可以避免传统使用公共地线引入的环境噪声。

可选的，所述第一发射换能器与第二发射换能器之间的距离为声波波长的倍数。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.多频功率放大器输出不同的信号频率分别驱动第一发射换能器与第二发射换能器， 通过其中一个第一发射器和第二发射器组合，发射出信号，作为检测钢管的声源，接收换能器接收到信号后，通过波长和频率计算声波传播速度，如果速度低，则焊缝有问题，可能混杂其他杂质或者虚焊，存在一些气泡，然后对比声波的幅度，如果幅度变小，说明衰减变大，焊缝可能有问题，这样检测分别利用不同的频率驱动，形成差频与和频，提升检测分辨率；

2.高谐振频率发射换能器的优势是分辨率高，可以检测较小尺度的焊缝质量；低谐振频率发射换能器优势是声波穿透性强，衰减小，可以穿透待测钢管检测；

3.差分信号是接收换能器使用两芯独立的电缆输出信号，可以避免传统使用公共地线引入的环境噪声。

附图说明

图1是本申请实施例的结构示意图；

图2为本申请实施例中发射箱的示意图；

图3为本申请实施例中接收箱的示意图。

附图标记说明：1、第一发射换能器；2、第二发射换能器；3、接收换能器；4、发射箱；5、接收箱；6、待检测钢管。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种变频超声检测钢管焊缝质量的装 置。参照图1，变频超声检测钢管焊缝质量的装置包括发射箱4和接收箱5，所述发射箱4和接受箱设置在待检测钢管6管壁的两侧，所述发射箱4上周向分布有若干第一发射换能器1，若干所述第一发射换能器1中心设置有第二发射换能器2，所述第一发射换能器1和第二发射换能器2的下方连接有功率放大器，多频功率放大器输出不同的信号频率分 别驱动第一发射换能器1与第二发射换能器2，两只发射换能器耦合产生和频与差频信号，作为检测钢管焊缝的声源；所述第一发射换能器1和第二发射换能器2与待检测钢管6贴合，若干接收换能器3，均匀分布在接收箱5上，所述接收换能器3与待检测钢管6贴合，所述接收换能器3适于接收第一发射换能器1和第二发射换能器2通过待检测钢管6后的信号，接收换能器3可以调节信号的增益，调节接收信号的幅值，以满足不同声波经待检测钢管6传播之后的信号分析需求。

具体地，多频功率放大器可以通过调整信号的占空比，调节第一发射换能 器与第二发射换能器2的发射能量，满足不同钢管的检测需求。

多频功率放大器输出不同的信号频率分别驱动第一发射换能器1与第二发射换能器2， 通过其中一个第一发射器和第二发射器组合，发射出信号，作为检测钢管的声源，接收换能器3接收到信号后，根据公式波长=声波传播速度除以频率，通过波长和频率计算声波传播速度，由于波长与频率成反比，而频率与分辨率成正比，从而当速度低，则焊缝有问题，可能混杂其他杂质或者虚焊，存在一些气泡，然后对比声波的幅度，如果幅度变小，说明衰减变大，焊缝可能有问题，这样检测分别利用不同的频率驱动，形成差频与和频，提升检测分辨率。

其中，为实现第一发射换能器1和第二发射换能器2产生差频与和频，所述第一发射换能器1为高谐振频率发射换能器，所述第二发射换能器2为低谐振频率发射换能器，所述第一发射换能器1与第二发射换能器2之间的距离为声波波长的倍数，谐振频率在100kHz～1MHz，例如第二发射换能器2为8kHz, 第一发射换能器1为10k，则可以产生4k与18k的信号，高谐振频率发射换能器的优势是分辨率高，可以检测较小尺度的焊缝质量；低谐振频率发射换能器优势是声波穿透性强，衰减小，可以穿透待测钢管检测。

具体地，发射箱4设置在云台上，所述云台适于沿待检测钢管6轴向方向移动，可以将信号传输到对应位置的接收换能器3内，从而得到检测的结果，可以检测不同位置的焊缝，结果更加的准确。

其中，接收换能器3沿钢管轴向方向半波长排列，相邻不同的接收换能器3极化极性相反，保证接受换能器和传输的信号能够一一对应，保证检测的准确性。

在一种实施方式中，接收换能器3连接有前置放大单元，前置放大单元将接收到的初始信号放大，便于分析，且接收换能器3通过差分线缆连接有宽增益信号接收器，两芯独立的差分电缆传输差分信号，将差分信号从接收换能器3传输到宽增益信号接收器，可以避免传统使用公共地线引入的环境噪声。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种变频超声检测钢管焊缝质量的装置，其特征在于，包括发射箱（4）和接收箱（5），所述发射箱（4）和接收箱（5）设置在待检测钢管（6）管壁的两侧，所述发射箱（4）上周向分布有若干第一发射换能器（1），若干所述第一发射换能器（1）中心设置有第二发射换能器（2），所述第一发射换能器（1）和第二发射换能器（2）的下方连接有功率放大器，所述第一发射换能器（1）和第二发射换能器（2）与待检测钢管（6）贴合；

若干接收换能器（3），均匀分布在接收箱（5）上，所述接收换能器（3）与待检测钢管（6）贴合，所述接收换能器（3）适于接收第一发射换能器（1）和第二发射换能器（2）通过待检测钢管（6）后的信号；所述第一发射换能器（1）为高谐振频率发射换能器，谐振频率在100kHz～1MHz，所述第二发射换能器（2）为低谐振频率发射换能器；

所述接收换能器（3）沿钢管轴向方向排列，相邻不同的接收换能器（3）极化极性相反；

所述第一发射换能器（1）与第二发射换能器（2）之间的距离为声波波长的倍数。

2.根据权利要求1所述的变频超声检测钢管焊缝质量的装置，其特征在于：所述发射箱（4）设置在云台上，所述云台适于沿待检测钢管（6）轴向方向移动。

3.根据权利要求1所述的变频超声检测钢管焊缝质量的装置，其特征在于：所述接收换能器（3）连接有前置放大单元。

4.根据权利要求3所述的变频超声检测钢管焊缝质量的装置，其特征在于：所述接收换能器（3）通过差分线缆连接有宽增益信号接收器。