可内置于检测管道的超声导波换能器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声导波无损检测技术领域，特别是涉及一种可内置于检测管道的超声导波换能器。
【背景技术】
[0002]随着社会工业的发展，管道在工业上和民用上急剧增加，为确保管道安全的使用，管道检测任务日益繁重。但目前市面上大多数用于管道无损检测的超声导波换能器都是包覆在钢管或者其他型材外表面进行检测。然而对于一些特殊场合，例如有支架或者异型材外表面安放探头不方便，外径小无法达到较好的耦合效果等，就无法很好的使用外部施工探头来检测了。此外，目前大多数无损检测探头外部安装都比较复杂，往往要几个工序才能完成，批量化的检测效率低下。
【发明内容】
[0003]为了解决背景中存在的问题，本发明提供了一种可内置于检测管道的超声导波换能器，其主要是为了解决某些场合外部管道检测不方便时，特别是相对直径较小的管道健康快速检测，并可实现批量化的检测。它提供从一个管道内部来检查所在管道整个长度上的缺陷，并且只要清除换能器在所区域的锈迹即可。
[0004]本发明采用的技术方案是:
[0005]本发明采用磁致伸缩方式激励导波，包括依次连接的接插件、电气分离三通和连接管以及连接在连接管端部并伸入到被检测金属管内部的超声导波换能机构，超声导波换能机构包含有磁线圈结构和磁致伸缩带材。
[0006]所述的超声导波换能机构包括通气端轴、磁致伸缩带材、密封端轴、联芯轴、硅胶管、磁线圈结构和压紧套，通气端轴和密封端轴包括呈圆台形的端轴部和同轴连接在端轴部小端的杆部，通气端轴和密封端轴之间通过联芯轴同轴连接并对称安装，通气端轴和密封端轴分别套装在两个压紧套中，通气端轴和密封端轴之间的联芯轴上安装有电磁线圈结构；密封端轴的杆部穿过压紧套后连接组合式盖型螺母固定，通气端轴的杆部穿过压紧套后被法兰螺母拧紧固定，并与连接管的一端同轴连接；通气端轴、磁线圈结构和密封端轴形成的柱体外周围套有娃胶管，娃胶管中间部分套在电磁线圈结构，娃胶管的两端分别被压紧在一侧压紧套与通气端轴之间以及另一侧压紧套与密封端轴之间；磁致伸缩带材焊接一带材固定架，带材固定架的两端开口固定圈分别紧套在两个压紧套内端部外壁的轴阶上，磁致伸缩带材套在硅胶管外。
[0007]所述连接管和通气端轴中心设有相通的中空管道，联芯轴连接通气端轴的一端设有四个通气孔，连接管的另一端经电气分离三通与接插件连接，接插件的端线依次穿过电气分离三通中的管道、连接管和通气端轴的中空管道、联芯轴任一通气孔后连接电磁线圈结构。
[0008]所述的联芯轴分别与通气端轴和密封端轴螺纹紧固连接。
[0009]所述的电磁线圈结构包括线圈骨架和绕在线圈骨架上两个参数相同的线圈，线圈骨架活动套在联芯轴上，线圈骨架的中部开有两个环形凹槽，两个线圈分别绕在两个环形凹槽上，线圈骨架的两端直径与通气端轴、密封端轴端轴部大端直径相同。
[0010]所述的压紧套内端部外壁轴阶为带有锥度向外倾斜的锥面，使得紧套在该锥面上的带材固定架形成轴向限位。
[0011]套装在压紧套前所述带材固定架两端的开口固定圈内径小于压紧套锥面的最大外径。
[0012]所述的连接管的外端部为带有两级台阶的凸缘结构，凸缘结构的阶梯朝向被检测金属管方向。
[0013]所述的带材固定架有一对结构对称的开口固定圈，两个开口固定圈一侧通过固定杆连接为一整体，开口固定圈另一侧沿轴向设有用于方便弹性套装的条形缺口。
[0014]套装在硅胶管前所述磁致伸缩带材内径小于未膨胀前的硅胶管外径，磁致伸缩带材具有弹性，使得磁致伸缩带材套装后紧密包裹在硅胶管周围。
[0015]所述线圈由直径为0.5mm的漆包线绕制而成，漆包线绕制在由线圈骨架提供的两个均匀分布凹槽中。
[0016]本发明实例有益效果:
[0017]将磁致伸缩带材并直接通过硅胶管压紧于被检测管道内壁，压力可调节、均匀而且可以使磁致伸缩带材完全适应于管道内壁，对管道内壁要求低。并且此种实施实例中的充气方式控制简单，极大提高了检测效率，特别适合于批量化作业。
[0018]本发明实例采用两组线圈方式进行激励和接收，可以简单实现导波的方向控制，管道100%覆盖检测，实现了缺陷零漏检。
[0019]此外本发明实例使用包覆式磁致伸缩带材激励导波，实现磁致伸缩带材和管道大面积接触，不仅换能效率高，而且可以轻松实现导波T(0，1)模态激励。Τ(0，1)模态导波具有无频散现象、对伤检测灵敏度高的优点。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例1的超声导波换能器结构剖视图。
[0021]图2为本发明实施例1的超声导波换能器工作状态下示意图。
[0022]图3为本发明实施例1的磁致伸缩带材固定方法示意图。
[0023]图4为本发明实施例1的换能器工作状态下带材固定架受力分析示意图。
[0024]图5为本发明实施例1的超声导波换能器在样管上检测所得信号的波形图。
[0025]图中:1_接插件，2-电气分离三通，3-被检测金属管，4-连接管，5-通气端轴，6-法兰螺母，7-压紧套，8-带材固定架，9-硅胶管，10-磁致伸缩带材，11-线圈骨架，12-联芯轴，13-线圈，14-密封端轴，15-组合式盖型螺母。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例以及附图对本发明作进一步详细的描述，显然，这是本发明的一个实施例但不限于此。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]如图1所示，本发明包括依次连接的接插件1、电气分离三通2和连接管4以及连接在连接管4端部并伸入到被检测金属管2内部的超声导波换能机构，超声导波换能机构包含有磁线圈结构和磁致伸缩带材10。磁致伸缩带材10，用于产生和接收导波，带材上采用一永磁体在轴向方向上磁化，磁化后留下剩磁。
[0028]超声导波换能机构包括通气端轴5、磁致伸缩带材10、密封端轴14、联芯轴12、硅胶管9、磁线圈结构和压紧套7，通气端轴5和密封端轴14包括呈圆台形的端轴部和同轴连接在端轴部小端的杆部，通气端轴5和密封端轴14之间通过联芯轴12同轴连接并对称安装，通气端轴5和密封端轴14通过一联芯轴12联接成一个整体，通气端轴5和密封端轴14分别套装在两个压紧套7中，通气端轴5和密封端轴14之间的联芯轴12上安装有电磁线圈结构。
[0029]在通气端轴5和密封端轴14上配合两个预制有与两端轴相匹配斜面的压紧套7，分别将硅胶管9端面密封，保持整个硅胶管9内腔的气密性。两个压紧套7分别套在通气端轴5和密封端轴14上，并分别通过一六角法兰螺母6和一组合式盖型螺母15压紧在各自的端轴上。密封端轴14的杆部穿过压紧套7后连接组合式盖型螺母15固定，通气端轴5的杆部穿过压紧套7后被法兰螺母6拧紧固定，并与连接管4的一端同轴连接；通过拧紧法兰螺母6和组合式盖型螺母15分别将左右两端并带有预制与端轴匹配斜面的压紧套7压紧硅胶管9，使硅胶管9内腔保持成一气密空间。
[0030]通气端轴5、磁线圈结构和密封端轴14形成的柱体外周围套有硅胶管9，硅胶管9中间部分套在电磁线圈结构，硅胶管9的两端分别被压紧在一侧压紧套7与通气端轴5之间以及另一侧压紧套7与密封端轴14之间；娃胶管9 一端由一侧压紧套7与通气端轴5之间经电磁线圈结构延伸到另一侧压紧套7与密封端轴14之间的另一端。通过硅胶管9膨胀的方式把磁致伸缩带材10压紧至被检测金属管3，以此达到磁致伸缩带材10与被检测金属管3导波换能。
[0031]两个压紧套7内端部外壁均设有台阶，磁致伸缩带材10焊接在一带材固定架8，带材固定架8的两端开口固定圈分别紧套在两个压紧套7内端部外壁的轴阶上，磁致伸缩带材10套在硅胶管9外。
[0032]连接管4和通气端轴5中心设有相通的中空管道，联芯轴12连接通气端轴5的一端设有四个通气孔，在保证与通气端轴5气体流通下，可用于线圈的出线。连接管4的另一端经电气分离三通2与接插件1连接，接插件1的端线依次穿过电气分离三通2中的管道、连接管4和通气端轴5的中空管道、联芯轴12任一通气孔后连接电磁线圈结构。而线圈引出线分别通过联芯轴12的通孔、通气端轴5的中空孔、连接杆4的中空孔以及电气分离三通2的孔联接到一安装在电气分离三通2上的连接器1引出，用于输入和输出电流。
[0033]联芯轴12分别与通气端轴5和密封端轴14螺纹紧固连接。通气端轴5和密封端轴14通过一联芯轴12在两端均用螺纹的方式联接起来，组成一个固定的整体。
[0034]如图1所示，电磁线圈结构包括线圈骨架11和绕在线圈骨架11上两个参数相同的线圈13，线圈骨架11活动套在联芯轴12上，线圈骨架11的中部开有两个环形凹槽，两个线圈13分别绕在两个相同的环形凹槽上，线圈骨架11的两端直径与通气端轴5、密封端轴14端轴部大端直径相同。硅胶管9中间部分套在线圈骨架11的线圈13外，硅胶管9的两端分别套在一侧压紧套7内壁与通气端轴5之间，另一侧压紧套7与密封端轴14之间。
[0035]线圈13由直径为0.5mm的漆包线绕制而成，两个线圈相互独立具有相同阻抗和电感，漆包线绕制在由线圈骨架11提供的两个均匀分布凹槽中。当线圈13通以一固定频率的电流，会在线圈10周围产生一固定频率的交流磁场。交流磁场被磁致伸缩带材10接收后，与带材上的剩磁相互作用并产生导波，并通过压紧传导到被检测金属管3上，反之导波的接收亦然。
[0036]如图4所示，压紧套7内端部外壁轴阶为带有锥度向外倾斜的锥面，使得紧套在该锥面上的带材固定架8形成轴向限位。套装在压紧套7前带材固定架8的两个开口固定圈内径小于压紧套7锥面的最大外径，使得带材固定架8两端有一对保持的轴向力Fx，从而保证磁致伸缩带材10位置居中并包覆在硅胶外。
[0037]如图3所示，带材固定架8有一