专利名称：管材壁厚动态超声检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波技术检测金属或非金属管材壁厚的设备，特别是一种对在生产流水线上运动中的，很长的带有连接节箍的，且有锈蚀和油污的管材的壁厚进行动态超声检测的装置。
目前，超声波测厚技术在工业领域中已经广泛应用，各超声测厚设备也已很多。但是，就其检测形式而言，仍属静态检测；也有极少是属动态检测的，但测量范围很窄，仅用于检测较为壁薄且表面较为光洁平滑的容器或管道。而对于在生产流水线上运动中的，管壁较厚的，表面锈蚀的，有油垢的，很长的且带有连接节箍的金属或非金属管材壁厚的动态检测，至今尚未发现有效地检测方法或设备。
本实用新型的目的，就是提供一种能对在生产流水线运动中的，管壁较厚、表面有锈蚀、有油垢，很长的且带有连接节箍的管材壁厚进行动态检测的超声检测装置。
本实用新型的目的是这样实现的本装置总体上由三个部分组成一是管材在生产流水线上进入本装置测厚时，对被测管材的定位夹紧机构；二是管材壁厚的检测机构；三是测厚主机控制台。
扶正定位夹紧机构，采用的是中国专利“钢管漏磁无损检测装置”中的扶正定位夹紧机构。将被测管材定位夹紧在本装置的设定轴线上，以保证管材壁厚检测的进行。
管材壁厚检测机构，是由水耦合器和超声探头构成。它的耦合介质是水。水耦合器有一个环状的固定在机座上的固定轮，固定轮上有一个进水口。固定轮的内园有一个由两条水密封圈与之隔开的、同轴线的，且外园表面有水仓的旋转轮，旋转轮的内园可以使被测管材畅通穿过。旋转轮的侧面固定安放了一个可放置超声探头，可以储水、可喷淋水的水腔，水腔与旋转轮的水仓相连通。固定轮起固定支架作用；旋转轮起带着超声探头和水介质绕被测管材旋转检测的作用。随着被测管材以流水线的速度穿过以及旋转轮的旋转，探头和水腔对管材作螺旋式扫查测厚和水喷淋。由固定轮的进水口进入的水介质受两条水密封圈限制而进入旋转轮的水仓，并被压入旋转轮上的水腔内，再由水腔的淋水喷头喷淋到被测管壁上。超声探头发出的测厚超声波经喷淋水柱耦合至穿过旋转轮的管材外壁，回波和底波又经喷淋水柱耦合至超声探头形成测厚信号。
为了抵消锈蚀管壁表面的麻坑对超声波产生的散射和衰减造成的底波不稳，为探头设计了极窄高幅激励脉冲形成电路，以提高超声强度，抵消麻坑衰减的影响。探头激励脉冲形成电路是由一对耐高压雪崩三极管及电容、电阻等构成。两雪崩三极管的集电极均接＋360V电压，当输入低电平时，两管截止，两管集电极上连接的两电容均充电至＋360V；当输入正脉冲时，两管导通，有720V串联电压的两电容放电，为探头提供极窄(几纳秒)、幅度为720V的负脉冲，激励探头发出高能量超声波。从而大大提高了回波和底波的信噪比。
本实用新型对流水线上运动中的被测管材的扶正定位夹紧操作，以及超声动态测厚的信号传递，分析处理、显示等，均由主机控制台控制执行。
本实用新型的优点在于，解决了生产流水线上的大量的管材壁厚的动态检测，生产效率大为提高；而且检测条件无要求，不管有锈蚀或油垢都能进行测量，省去很多麻烦，大大减轻了劳强度，经济效益和社会效益显著。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型的管材壁厚检测机构的装配剖视图(上半部分)。
图2是本实用新型的管材壁厚检测机构的立体结构示意图。
图3是本实用新型的超声探头激励脉冲形成电路图。
本实用新型的管材壁厚检测机构，其结构如图1和图2中所示，是由水耦合器(9)和超声探头(1)构成。水耦合器(9)由固定轮(7)和旋转轮(20)构成。固定轮(7)与轴承座(10)一起固定在本装置的机座上。旋转轮(20)与固定轮(7)同轴线，其外圆表面上有一水仓(19)；它由键(18)和螺母(21)固定在轴套(16)上。轴套(16)上还套有滑环座(14)，并与轴承(17)内圈紧配合，由电机带动轴套(16)旋转，轴套(16)的内圆足以使被测管(26)及其节箍畅通穿过。旋转轮(20)可在固定轮(7)的内圆里自由旋转，其间有两条固定在旋转轮(20)外圆面上的O形水密封圈(6)，水介质由固定轮(7)的进水口(5)注入旋转轮(20)的水仓(19)，而不会泄漏。旋转轮(20)的左侧面有一个由固定板(4)紧固住的可安放超声探头(1)和可喷淋水的水腔(23)。超声探头(1)由软套(2)和螺母(3)紧固在水腔(23)中。如图2所示，旋转轮(20)的水仓(19)有两个出水口(24和25)，和水腔(23)的两个进水口软管接通。水介质由固定轮(7)上的进水口(5)进入旋旋转轮(20)的水仓(19)，被旋转挤压的水经过出水口(24和25)以及水腔(23)的进水口进入水腔(23)，再由淋水喷头(22)喷淋到被测管材(26)上。由于被测管材(26)以流水线的速度穿过旋转轮(20)，因此旋转的探头(1)和水腔(23)对穿过的被测管(26)进行螺旋式的扫测和喷淋。
超声探头(1)的极窄高幅度激励脉冲形成电路，如图3所示，是由一对耐高压雪崩三极管T1和T2及电容、电阻等元件构成的。T1和T2的集电极分别连接两电容C2和C3，C3的另一端连接一个电阻R6，R6并联在探头H上。当T1的基极输入低电平时，T1和T2截止，加在T1和T2集电极的＋360V电压经电阻R2和R4对电容C2充电至＋360V，经电阻R3和R6对电容C3充电至＋360V；当T1的基极输入正脉冲时，T1和T2导通，C2和C3的串联电压达＋720V，对电阻R6放电，产生极窄的(几纳秒)、幅度为720V的负脉冲，激励超声探头H发出很高能量的超声波。尽管管材表面锈蚀麻坑产生散射，但仍有足够的脉冲透过管壁，大大提高了回波和底波的信噪比。
本装置的主机控制台为整个装置提供电源、动力及控制操作过程，为探头激励脉冲形成电路提供600HZ激励脉冲。当流水线上的被测管(26)进入本装置时，扶正定位夹紧机构将其定位夹紧在本装置的设定轴线上，并保持流水线速度穿过水耦合器(9)，旋转的探头(1)和水腔淋喷头(22)同时工作，探头(1)将回波和底波形成测厚信号经滑环(13)和碳刷架(12)上的碳刷送至主机控制台，由主机控制台进行分析、处理和显示。
图1中8是防护罩，11是碳刷盒，15是密封圈。
权利要求1.一种能够对生产流水线上运动的管材，尤其对很长的带有连接节箍的，表面有锈蚀和油污的管材，进行壁厚测量的管材壁厚动态超声检测装置，由扶正定位夹紧机构、管材壁厚检测机构和主机控制台构成，其特征在于(1)管材壁厚检测机构由水耦合器(9)和探头(1)构成，而水耦合器(9)包括固定轮(7)和旋转轮(20)，固定在机座上的固定轮(7)外圆表面有进水口(5)，内圆有一个由两条水密封圈(6)与之隔开的同轴线的，且外圆表面有水仓(19)的旋转轮(20)，旋转轮(20)的侧面固定安放了一个可放置超声探头(1)和可储水且可喷淋水的水腔(23)，水腔(23)与旋转轮(20)外圆表面上的水仓(19)相连通，(2)用于提高超声波强度，以抵消管材表面锈蚀造成的衰减的探头激励脉冲形成电路，由一对耐高压的雪崩三极管T1和T2及电容和电阻元件构成，T1和T2的集电极分别连接两电容C2和C3，C3的另一端连接一个电阻R6，R6并联探头H。
专利摘要本实用新型公开了一种用于生产流水线上运动的，长的且可以是带连接节箍的，表面有锈蚀和油污的管材，进行测厚的管材壁厚动态超声检测装置。它的测厚机构是由固定轮和带有探头的旋转轮构成。水介质由固定轮进入旋转轮的水仓和水腔，探头发出的超声波经水腔的喷淋水柱耦合至穿过的管材外壁上，实现壁厚检测。本装置还设计了极窄高幅探头激励脉冲形成电路，以抵消锈蚀麻坑对超声波的衰减，大大提高了回波与底波的信噪比。
文档编号G01B17/02GK2203441SQ94214429
公开日1995年7月12日 申请日期1994年6月8日 优先权日1994年6月8日
发明者何辅云, 赖志荣, 窦新华, 卫熹, 范文莹, 龚希胜, 曹克钢, 张永臣 申请人:合肥工业大学, 胜利油田管理局弧东采油厂