高速旋转超声波检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了高速旋转超声波检测装置，包括机架、空心转轴、电机、无线供电发射线圈、无线供电接收线圈、超声探头模块、无线检测信号发射模块和无线检测信号接收模块；无线供电接收线圈固定套设在空心转轴上，与超声探头模块、无线检测信号发射模块电连接，为超声探头模块和无线检测信号发射模块提供工作电能。采用上述技术方案后，本发明高速旋转超声波检测装置通过设置发射线圈和接收线圈，使电能能够通过无线和无接触的方式传输，探头所探测到的信号处理后亦通过无线传输，使探测部分与信号处理部分及电能供应部分彻底无接触，大大提高了设备的使用寿命和扫描效率；机构设计科学合理，使用方便，缩短金属探伤时间降低探伤成本。
【专利说明】 高速旋转超声波检测装置
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料伤痕探测【技术领域】，具体来说是高速旋转超声波检测装置。
【背景技术】
[0002]轴作为机械设备中的重要零件广泛应用于交通运输车辆、工农业生产设备等各种机械设备中，轴的质量好坏直接决定了机械设备的使用寿命及其工作性能，机械在运转的过程中一旦出现轴的断裂会引发交通及生产事故，造成严重的财产损失和人身伤亡。而对于金属工件而言，其内部产生的缺陷无法由肉眼直接判断，当因内部缺陷而影响到外部时，此时设备往往已经不能使用，因此若能及早发现缺陷部位并进行处理，可大大节省维修时间，提高生产效率，避免事故的发生，从而有效地保护人们的财产及人身安全。
[0003]现在，市场上已经出现各种金属探伤设备，而最适于对圆柱形金属棒料或空心金属管材进行检测的金属探伤设备的结构原理为:在机架上设置空心转轴，空心转轴上固定金属伤痕探测头，通过电机带动空心转轴旋转，将待检测金属棒料或管材穿过空心转轴，金属伤痕探测头即对金属棒料或管材进行扫描探测，然后提取探测信号至上位机即可进行观察、分析。其中，空心转轴上固定的金属伤痕探测头以及信号发射装置的电能来源是经过固定在空心转轴上的导电滑环和固定在机架上的电刷来实现的。在长时间的高速扫描(空心转轴高速旋转)工作下，导电滑环和电刷很容易发热、磨损、坏掉，故这种设计不适用于超高速金属探伤。而随着社会生产力的不断提高，提高金属探伤的效率及延长探伤设备的使用寿命成为客观需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种能够对金属棒料及管材进行长时间超高速扫描探伤的高速旋转超声波检测装置。
[0005]本发明的上述目的是通过下列技术方案来实现的:
高速旋转超声波检测装置，包括机架、空心转轴、电机、无线供电发射线圈、无线供电接收线圈、超声探头模块、无线检测信号发射模块和无线检测信号接收模块；所述空心转轴可转动地设置在机架上，电机通过传动机构带动空心转轴的旋转运动；所述超声探头模块和无线检测信号发射模块通过信号线相连接并固定在空心转轴上；无线供电接收线圈固定套设在空心转轴上，与超声探头模块、无线检测信号发射模块电连接，为超声探头模块和无线检测信号发射模块提供工作电能；所述无线供电发射线圈固定在机架上与空心转轴上固定的无线供电接收线圈相对且相靠近；无线供电接收线圈通过导线连接交流电源，将获取的电能通过互感响应原理传送至无线供电接收线圈；所述无线检测信号接收模块固定安装在机架上，接收无线检测信号发射模块所发出的信号，并将获取的信号传送至上位机。
[0006]所述传动机构为皮带传动机构。
[0007]所述超声探头模块有一个超声探头安装在空心转轴上或有多个超声探头均匀布置于空心转轴截面周围。
[0008]所述超声探头为水浸式超声波探头。
[0009]所述无线检测信号发射模块为圆形，其中心开设通孔，通过通孔固定套设在空心转轴上。
[0010]采用上述技术方案后，本发明的有益效果是:1、通过设置发射线圈和接收线圈，使电能能够通过无线和无接触的方式传输，使电能传输机构达到无磨损的理性状态，大大提高了设备的使用寿命和扫描效率；2、探头所探测到的信号处理后亦通过无线传输，使探测部分与信号处理部分及电能供应部分彻底无接触，进一步提高了检测效率；3、机构设计科学合理，使用方便，缩短金属探伤时间降低探伤成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明高速旋转超声波检测装置的整机立体图；
图2是高速旋转超声波检测装置的内部结构原理图；
图3是发射线圈对接收线圈进行无线供电原理图；
图4是无线电能传输装置方案原理框图；
图5是超声探头模块发、收信号(单路)电路原理图；
图6是无线检测信号发射模块和无线检测信号接收模块原理框图；
图7是A/D信号采集模块电路原理图；
图8是本发明各电路模块总体原理框图；
主要符号说明
1、机架
2、空心转轴
3、电机
4、无线供电发射线圈
5、无线供电接收线圈
6、超声探头模块
7、无线检测信号发射模块
8、无线检测信号接收模块。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0013]实施例:高速旋转超声波检测装置，如图1和图2所示，包括机架1、空心转轴2、电机3、无线供电发射线圈4、无线供电接收线圈5、超声探头模块6、无线检测信号发射模块7和无线检测信号接收模块8。空心转轴2可转动地设置在机架I上，电机3通过传动机构带动空心转轴2的旋转运动。超声探头模块6和无线检测信号发射模块7通过信号线相连接并固定在空心转轴2上。无线供电接收线圈5固定套设在空心转轴2上，与超声探头模块
6、无线检测信号发射模块7电连接，为超声探头模块6和无线检测信号发射模块7提供工作电能。无线供电发射线圈4固定在机架I上与空心转轴2上固定的无线供电接收线圈5相对且相靠近。无线供电接收线圈5通过导线连接交流电源，将获取的电能通过互感响应原理传送至无线供电接收线圈6，如图3所示。无线检测信号接收模块8固定安装在机架I上，接收无线检测信号发射模块7所发出的信号，并将获取的信号传送至上位机。传动机构为皮带传动机构。超声探头模块6可设置一个超声探头安装在空心转轴上，或多个超声探头均匀布置于空心转轴截面周围。超声探头为超声探头为水浸式超声波探头，探头在空心转轴上的设置方式为通过在空心转轴侧壁上开设孔座或其它等效方式固定超声探头，使超声探头与空心转轴的内部空间之间不受阻隔。无线检测信号发射模块7为圆形，其中心开设通孔，通过通孔固定套设在空心转轴2上。
[0014]工作时，由电机3通过皮带传动机构带动空心转轴2高速旋转，固定安装在空心转轴2上的超声探头模块6和无线检测信号发射模块7随空心转轴2 —起高速旋转。将220V/50HZ的交流电，经过降压处理，再变为高频10KHz的交流电，然后加载到固定在机架I 一端的无线供电发射线圈4上。虽然无线供电发射线圈4为静止状态，而无论无线供电接收线圈5随空心转轴2的旋转速度有多高，利用互感响应的原理，无线供电接收线圈5就具有10KHz的交变磁场，利用这个磁场就可以转变为I个同频交流电，再经过检波稳压处理，即可生产稳定的12V电源提供给主机的内部电路板作为工作电源，为超声探头模块6和无线检测信号发射模块7提供工作电能。将待探测的圆柱形金属棒料或空心金属管材从空心转轴2的内部空腔穿过，固定在空心转轴2周围的超声探头模块6在空心转轴2的带动下就会快速的围绕其圆周对其进行超声波信号探伤扫描，并将扫描信号转变为电信号传递给同在空心转轴2固定的无线检测信号发射模块7。无线检测信号发射模块7对接收到的电信号进行处理后通过其无线发射天线发射给固定在机架I上的无线检测信号接收模块8(无线检测信号发射模块和无线检测信号接收模块的工作原理如图6所示)，无线检测信号接收模块8接收信号并处理后通过信号线传递给上位机。利用超声波探头对金属材料进行伤痕探测以及最终伤痕信息获取和显示在在金属探伤以及无线通讯【技术领域】已有广泛的应用，其具体的工作过程原理为:当水浸式超声波探头发射的超声波脉冲信号进入被检测的物体，则会产生(物理学)反射信号回来，水浸式超声波探头接收反射回来的信号，保护需要检测信息(回波能量、回波时间等)，如果有缺陷则，水浸式超声波探头接收的信号就会发生变化，同时会把声波信号就会转变为电信号，该接收的电信号进行放大、滤波处理、再“高频检波”把有用的信号进行插取，再经过A/ D模数转换(A/D信号采集模块电路原理如图7所示)，把水浸式超声波探头传感器接收回来的信号进行“数字化”，进入FPGA模块进行管理处理，把数据结果通过无线检测信号发射模块7传到无线检测信号接收模块8，再通过以太网传到PC终端，进行显示、处理和判断。
[0015]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.高速旋转超声波检测装置，其特征在于:包括机架、空心转轴、电机、无线供电发射线圈、无线供电接收线圈、超声探头模块、无线检测信号发射模块和无线检测信号接收模块；所述空心转轴可转动地设置在机架上，电机通过传动机构带动空心转轴的旋转运动；所述超声探头模块和无线检测信号发射模块通过信号线相连接并固定在空心转轴上；无线供电接收线圈固定套设在空心转轴上，与超声探头模块、无线检测信号发射模块电连接，为超声探头模块和无线检测信号发射模块提供工作电能；所述无线供电发射线圈固定在机架上与空心转轴上固定的无线供电接收线圈相对且相靠近；无线供电接收线圈通过导线连接交流电源，将获取的电能通过互感响应原理传送至无线供电接收线圈；所述无线检测信号接收模块固定安装在机架上，接收无线检测信号发射模块所发出的信号，并将获取的信号传送至上位机。
2.根据权利要求1所述的高速旋转超声波检测装置，其特征在于:所述传动机构为皮带传动机构。
3.根据权利要求1所述的高速旋转超声波检测装置，其特征在于:所述超声探头模块有一个超声探头安装在空心转轴上或有多个超声探头均匀布置于空心转轴截面周围。
4.根据权利要求3所述的高速旋转超声波检测装置，其特征在于:所述超声探头为水浸式超声波探头。
5.根据权利要求1所述的高速旋转超声波检测装置，其特征在于:所述无线检测信号发射模块为圆形，其中心开设通孔，通过通孔固定套设在空心转轴上。
【文档编号】G01N29/04GK104515806SQ201510012342
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2015年1月12日 优先权日:2015年1月12日
【发明者】陈金贵 申请人:厦门艾帝尔电子科技有限公司