一種可內置于檢測管道的超聲導波換能器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超聲導波無損檢測技術領域，特別是涉及一種可內置于檢測管道的超聲導波換能器。
【背景技術】
[0002]隨著社會工業的發展，管道在工業上和民用上急劇增加，為確保管道安全的使用，管道檢測任務日益繁重。但目前市面上大多數用于管道無損檢測的超聲導波換能器都是包覆在鋼管或者其他型材外表面進行檢測。然而對于一些特殊場合，例如有支架或者異型材外表面安放探頭不方便，外徑小無法達到較好的耦合效果等，就無法很好的使用外部施工探頭來檢測了。此外，目前大多數無損檢測探頭外部安裝都比較復雜，往往要幾個工序才能完成，批量化的檢測效率低下。
【實用新型內容】
[0003]為了解決背景中存在的問題，本實用新型提供了一種可內置于檢測管道的超聲導波換能器，其主要是為了解決某些場合外部管道檢測不方便時，特別是相對直徑較小的管道健康快速檢測，并可實現批量化的檢測。它提供從一個管道內部來檢查所在管道整個長度上的缺陷，并且只要清除換能器在所區域的銹跡即可。
[0004]本實用新型采用的技術方案是:
[0005]本實用新型采用磁致伸縮方式激勵導波，包括依次連接的接插件、電氣分離三通和連接管以及連接在連接管端部并伸入到被檢測金屬管內部的超聲導波換能機構，超聲導波換能機構包含有磁線圈結構和磁致伸縮帶材。
[0006]所述的超聲導波換能機構包括通氣端軸、磁致伸縮帶材、密封端軸、聯芯軸、硅膠管、磁線圈結構和壓緊套，通氣端軸和密封端軸包括呈圓臺形的端軸部和同軸連接在端軸部小端的桿部，通氣端軸和密封端軸之間通過聯芯軸同軸連接并對稱安裝，通氣端軸和密封端軸分別套裝在兩個壓緊套中，通氣端軸和密封端軸之間的聯芯軸上安裝有電磁線圈結構;密封端軸的桿部穿過壓緊套后連接組合式蓋型螺母固定，通氣端軸的桿部穿過壓緊套后被法蘭螺母擰緊固定，并與連接管的一端同軸連接;通氣端軸、磁線圈結構和密封端軸形成的柱體外周圍套有硅膠管，硅膠管中間部分套在電磁線圈結構外，硅膠管的兩端分別被壓緊在一側壓緊套與通氣端軸之間以及另一側壓緊套與密封端軸之間；磁致伸縮帶材焊接一帶材固定架，帶材固定架的兩端開口固定圈分別緊套在兩個壓緊套內端部外壁的軸階上，磁致伸縮帶材套在硅膠管外。
[0007]所述連接管和通氣端軸中心設有相通的中空管道，聯芯軸連接通氣端軸的一端設有四個通氣孔，連接管的另一端經電氣分離三通與接插件連接，接插件的端線依次穿過電氣分離三通中的管道、連接管和通氣端軸的中空管道、聯芯軸任一通氣孔后連接電磁線圈結構。
[0008]所述的聯芯軸分別與通氣端軸和密封端軸螺紋緊固連接。
[0009]所述的電磁線圈結構包括線圈骨架和繞在線圈骨架上兩個參數相同的線圈，線圈骨架活動套在聯芯軸上，線圈骨架的中部開有兩個環形凹槽，兩個線圈分別繞在兩個環形凹槽上，線圈骨架的兩端直徑與通氣端軸、密封端軸端軸部大端直徑相同。
[0010]所述的壓緊套內端部外壁軸階為帶有錐度向外傾斜的錐面，使得緊套在該錐面上的帶材固定架形成軸向限位。
[0011]套裝在壓緊套前所述帶材固定架兩端的開口固定圈內徑小于壓緊套錐面的最大外徑。
[0012]所述的連接管的外端部為帶有兩級臺階的凸緣結構，凸緣結構的階梯朝向被檢測金屬管方向。
[0013]所述的帶材固定架有一對結構對稱的開口固定圈，兩個開口固定圈一側通過固定桿連接為一整體，開口固定圈另一側沿軸向設有用于方便彈性套裝的條形缺口。
[0014]套裝在硅膠管前所述磁致伸縮帶材內徑小于未膨脹前的硅膠管外徑，磁致伸縮帶材具有彈性，使得磁致伸縮帶材套裝后緊密包裹在硅膠管周圍。
[0015]所述線圈由直徑為0.5mm的漆包線繞制而成，漆包線繞制在由線圈骨架提供的兩個均勻分布凹槽中。
[0016]本實用新型實例有益效果:
[0017]將磁致伸縮帶材并直接通過硅膠管壓緊于被檢測管道內壁，壓力可調節、均勻而且可以使磁致伸縮帶材完全適應于管道內壁，對管道內壁要求低。并且此種實施實例中的充氣方式控制簡單，極大提高了檢測效率，特別適合于批量化作業。
[0018]本實用新型實例采用兩組線圈方式進行激勵和接收，可以簡單實現導波的方向控制，管道100%覆蓋檢測，實現了缺陷零漏檢。
[0019]此外本實用新型實例使用包覆式磁致伸縮帶材激勵導波，實現磁致伸縮帶材和管道大面積接觸，不僅換能效率高，而且可以輕松實現導波T(0，1)模態激勵。T(0，1)模態導波具有無頻散現象、對傷檢測靈敏度高的優點。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型實施例1的超聲導波換能器結構剖視圖。
[0021]圖2為本實用新型實施例1的超聲導波換能器工作狀態下示意圖。
[0022]圖3為本實用新型實施例1的磁致伸縮帶材固定方法示意圖。
[0023]圖4為本實用新型實施例1的換能器工作狀態下帶材固定架受力分析示意圖。
[0024]圖5為本實用新型實施例1的超聲導波換能器在樣管上檢測所得信號的波形圖。
[0025]圖中:1-接插件，2-電氣分離三通，3-被檢測金屬管，4-連接管，5-通氣端軸，6_法蘭螺母，7-壓緊套，8-帶材固定架，9-硅膠管，10-磁致伸縮帶材，11-線圈骨架，12-聯芯軸，13-線圈，14-密封端軸，15-組合式蓋型螺母。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例以及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，顯然，這是本實用新型的一個實施例但不限于此。基于本實用新型中的實施例，本領域的技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0027]如圖1所示，本實用新型包括依次連接的接插件1、電氣分離三通2和連接管4以及連接在連接管4端部并伸入到被檢測金屬管3內部的超聲導波換能機構，超聲導波換能機構包含有磁線圈結構和磁致伸縮帶材10。磁致伸縮帶材10，用于產生和接收導波，帶材上采用一永磁體在軸向方向上磁化，磁化后留下剩磁。
[0028]超聲導波換能機構包括通氣端軸5、磁致伸縮帶材10、密封端軸14、聯芯軸12、硅膠管9、磁線圈結構和壓緊套7，通氣端軸5和密封端軸14包括呈圓臺形的端軸部和同軸連接在端軸部小端的桿部，通氣端軸5和密封端軸14之間通過聯芯軸12同軸連接并對稱安裝，通氣端軸5和密封端軸14通過一聯芯軸12聯接成一個整體，通氣端軸5和密封端軸14分別套裝在兩個壓緊套7中，通氣端軸5和密封端軸14之間的聯芯軸12上安裝有電磁線圈結構。
[0029]在通氣端軸5和密封端軸14上配合兩個預制有與兩端軸相匹配斜面的壓緊套7，分別將硅膠管9端面密封，保持整個硅膠管9內腔的氣密性。兩個壓緊套7分別套在通氣端軸5和密封端軸14上，并分別通過一六角法蘭螺母6和一組合式蓋型螺母15壓緊在各自的端軸上。密封端軸14的桿部穿過壓緊套7后連接組合式蓋型螺母15固定，通氣端軸5的桿部穿過壓緊套7后被法蘭螺母6擰緊固定，并與連接管4的一端同軸連接;通過擰緊法蘭螺母6和組合式蓋型螺母15分別將左右兩端并帶有預制與端軸匹配斜面的壓緊套7壓緊硅膠管9，使硅膠管9內腔保持成一氣密空間。
[0030]通氣端軸5、磁線圈結構和密封端軸14形成的柱體外周圍套有硅膠管9，硅膠管9中間部分套在電磁線圈結構外，硅膠管9的兩端分別被壓緊在一側壓緊套7與通氣端軸5之間以及另一側壓緊套7與密封端軸14之間;娃膠管9 一端由一側壓緊套7與通氣端軸5之間經電磁線圈結構延伸到另一側壓緊套7與密封端軸14之間的另一端。通過硅膠管9膨脹的方式把磁致伸縮帶材10壓緊至被檢測金屬管3，以此達到磁致伸縮帶材10與被檢測金屬管3導波換會K。
[0031]兩個壓緊套7內端部外壁均設有臺階，磁致伸縮帶材10焊接在一帶材固定架8，帶材固定架8的兩端開口固定圈分別緊套在兩個壓緊套7內端部外壁的軸階上，磁致伸縮帶材1套在硅膠管9外。
[0032]連接管4和通氣端軸5中心設有相通的中空管道，聯芯軸12連接通氣端軸5的一端設有四個通氣孔，在保證與通氣端軸5氣體流通下，可用于線圈的出線。連接管4的另一端經電氣分離三通2與接插件I連接，接插件I的端線依次穿過電氣分離三通2中的管道、連接管4和通氣端軸5的中空管道、聯芯軸12任一通氣孔后連接電磁線圈結構。而線圈引出線分別通過聯芯軸12的通孔、通氣端軸5的中空孔、連接桿4的中空孔以及電氣分離三通2的孔聯接到一安裝在電氣分離三通2上的連接器I引出，用于輸入和輸出電流。
[0033]聯芯軸12分別與通氣端軸5和密封端軸14螺紋緊固連接。通氣端軸5和密封端軸14通過一聯芯軸12在兩端均用螺紋的方式聯接起來，組成一個固定的整體。
[0034]如圖1所示，電磁線圈結構包括線圈骨架11和繞在線圈骨架11上兩個參數相同的線圈13，線圈骨架11活動套在聯芯軸12上，線圈骨架11的中部開有兩個環形凹槽，兩個線圈13分別繞在兩個相同的環形凹槽上，線圈骨架11的兩端直徑與通氣端軸5、密封端軸14端軸部大端直徑相同。硅膠管9中間部分套在線圈骨架11的線圈13外，硅膠管9的兩端分別套在一側壓緊套7內壁與通氣端軸5之間，另一側壓緊套7與密封端軸14之間。
[0035]線圈13由直徑為0.5mm的漆包線繞制而成，兩個線圈相互獨立具有相同阻抗和電感，漆包線繞制在由線圈骨架11提供的兩個均勻分布凹槽中。當線圈13通以一固定頻率的電流，會在線圈10周圍產生一固定頻率的交流磁場。交流磁場被磁致伸縮帶材10接收后，與帶材上的剩磁相互作用并產生導波，并通過壓緊傳導到被檢測金屬管3上，反之導波的接收亦然。
[0036]如圖4所示，壓緊套7內端部外壁軸階為帶有錐度向外傾斜的錐面，使得緊套在該錐面上的帶材固定架8形成軸向限位。套裝在壓緊套7前帶材固定架8的兩個開口固定圈內徑小于壓緊套7錐面的最大外徑，使得帶材固定架8兩端有一對保持的軸向力Fx，從而保證磁致伸縮帶材10位置居中并包覆在硅膠外。
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