钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备及检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备及检测方法，其中钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备，包括超声波探头、发射电路、接收电路、回波放大电路和数据采集卡；所述超声波探头包含外壳、斜楔、左安装筒、左阻尼块、吸声材料、接头、线筒、右阻尼块、右安装筒、保护膜、右压电晶片和左压电晶片；所述检测方法，包含如下步骤：(1)数据采集；(2)数据传输，将步骤(1)采集到的质量信息通过CAN总线传输至上位机；(3)数据分析，将步骤(2)传输来的质量信息通过上位机的系统软件分析处理；(4)结果展示，将步骤(3)得到的分析结构通过显示器进行展示。
【专利说明】
钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备及检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种超声波检测技术领域，具体用于钻杆端部加厚区的超声波检测。
【背景技术】
[0002]海底管道已经成为输送石油、气体等能源的主要运输手段，为了保障在役管道的安全运行，应对其进行定期检测，以便及时发现问题，采取措施。超声波检测技术以其检测速度快、可靠、经济而且不需要剥离管道外包层等优点成为管道缺陷检测技术一颗新星。钻杆刺漏、断裂多发生在钻杆端区位置。钻杆端区的失效分为3种，即裂纹、刺穿和断裂。这些失效通常是由钻杆内的腐蚀坑造成的，而腐蚀坑是由于钻杆长期在井下作业受到各种交变应力及泥浆腐蚀冲刷所形成的。钻杆端区部位处在一个内径变化区，因此腐蚀也较为严重。在实际检测中，我们发现单探头探伤时，示波屏上只有始波出现。探伤过程中，不易判断探头和仪器的工作状态，探伤效率低，易出现漏验。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备及检测方法，其采用组合探头可以对钻杆全截面进行检测，避免漏验，可以同时进行垂直纵波检测和倾斜一定角度的横波检测，检测效率高，探头制造成本低，检测时间少。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备，包括超声波探头、发射电路、接收电路、回波放大电路和数据采集卡；
[0006]所述超声波探头与发射电路连接，所述发射电路与接收电路连接，所述接收电路与回波放大电路连接，所述回波放大电路与数据采集卡连接；
[0007]所述超声波探头包含外壳、斜楔、左安装筒、左阻尼块、吸声材料、接头、线筒、右阻尼块、右安装筒、保护膜、右压电晶片和左压电晶片;所述保护膜固定安装在外壳的底部，所述斜楔固定安装在保护膜顶面上，所述外壳内腔与斜楔之间填充有吸声材料，所述左安装筒固定安装在斜楔顶面上，所述左压电晶片安装在左安装筒内孔的底部且左压电晶片与斜楔顶面接触，所述左阻尼块安装在左安装筒内孔里且左阻尼块压在左压电晶片上，所述右安装筒固定安装在斜楔斜面上，所述右压电晶片安装在右安装筒内孔的底部且右压电晶片与斜楔斜面接触，所述右阻尼块安装在右安装筒内孔里且右阻尼块压在右压电晶片上，所述线筒安装在外壳的安装孔里，所述接头安装在外壳的右端面上。
[0008]作为上述钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的一种改进:所述数据采集卡上安装有存储器和DSP微处理器。
[0009]作为上述钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的一种改进:所述右压电晶片和左压电晶片都引出一根导线，导线都穿过线筒。
[0010]作为上述钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的一种改进:所述左压电晶片与保护膜平行。
[0011]作为上述钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的一种改进:所述斜楔斜面的倾斜角度为120度?150度。
[0012]作为上述钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的一种改进:还包含用于收集数据采集卡的检测信息的上位机，所述上位机通过CAN总线与所述数据采集卡;所述上位机还连接有显示器。
[0013]本发明还公开了钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的检测方法，包含如下步骤:
[0014](I)数据采集，采用权利要求1?6任一所述的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备采集被检钻杆的质量信息；
[0015](2)数据传输，将步骤(I)采集到的质量信息通过CAN总线传输至上位机；
[0016](3)数据分析，将步骤(2)传输来的质量信息通过上位机的系统软件分析处理；
[0017](4)结果展示，将步骤(3)得到的分析结构通过显示器进行展示。
[0018]作为上述钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的检测方法的一种改进:所述步骤(I)中的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的超声波探头为多组，每组超声波探头经由相同的一组发射电路、接收电路、回波放大电路将信息传递至数据采集卡。
[0019]作为本发明的一种优选实施方式，所述左压电晶片与保护膜平行。
[0020]本发明的工作原理为:本发明的超声波探头中，将两个压电晶片放在一个外壳内，共用一个斜楔，纵波晶片平行放置，另一个晶片倾斜一定角度放置，每个晶片都单独引出一根引线。左压电晶片平行放置，声波经过透声材料后垂直入射，在工件内依然是纵波;右压电晶片产生声波倾斜入射通过斜楔后在与工件的界面上发生波型转换，在工件内产生横波。根据波的叠加原理，几列波在同一介质中传播时，如果在空间某处相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，在任意时刻该质点的位移是各列波引起位移的矢量和。几列波相遇后仍保持自己原有的频率、波长、振动方向等特性并按照原来的传播方向继续前进，好像在各自的途中没有遇到一样。两组晶片产生的原始波大部分在斜楔内相遇，根据波的独立性原理，这2组波互不干涉，互不影响，独立工作，分别起到纵波和横波共同检测的目的。
[0021 ]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0022]本发明公开的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备及检测方法，可以同时进行垂直纵波检测和倾斜一定角度的横波检测，检测效率高，探头制造成本低，检测时间少;采用组合探头可以对钻杆全截面进行检测，避免漏验。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的一种【具体实施方式】的结构示意图；
[0024]图2为本发明的一种【具体实施方式】超声波探头的结构示意图；
[0025]图3为本发明的一种【具体实施方式】发射电路的电路图；
[0026]图4为本发明的一种【具体实施方式】回波放大电路的电路图。
[0027]附图标记说明:
[0028]1:超声波探头，2:发射电路，3:接收电路，4:回波放大电路，5:数据采集卡；
[0029]101:外壳，102:斜楔，103:左安装筒，104:左阻尼块，105:吸声材料，106:接头，107:线筒，108:右阻尼块，109:右安装筒，110:保护膜，111:右压电晶片，112:左压电晶片。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图及实施例描述本发明【具体实施方式】:
[0031]需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
[0032]同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0033]如图1?图4所示，其示出了本发明的【具体实施方式】;如图所示，本发明公开的一种钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备，包括超声波探头1、发射电路2、接收电路3、回波放大电路4和数据采集卡5;所述超声波探头I与发射电路2连接，所述发射电路2与接收电路3连接，所述接收电路3与回波放大电路4连接，所述回波放大电路4与数据采集卡5连接，所述超声波探头I由外壳101、斜楔102、左安装筒103、左阻尼块104、吸声材料105、接头
106、线筒107、右阻尼块108、右安装筒109、保护膜110、右压电晶片111和左压电晶片112，所述保护膜110固定安装在外壳101的底部，所述斜楔102固定安装在保护膜110顶面上，所述外壳101内腔与斜楔102之间填充有吸声材料105，所述左安装筒103固定安装在斜楔102顶面上，所述左压电晶片112安装在左安装筒103内孔的底部且左压电晶片112与斜楔102顶面接触，所述左阻尼块104安装在左安装筒103内孔里且左阻尼块104压在左压电晶片112上，所述右安装筒109固定安装在斜楔102斜面上，所述右压电晶片111安装在右安装筒109内孔的底部且右压电晶片111与斜楔102斜面接触，所述右阻尼块108安装在右安装筒109内孔里且右阻尼块108压在右压电晶片111上，所述线筒107安装在外壳101的安装孔里，所述接头106安装在外壳101的右端面上。
[0034]优选的，所述数据采集卡5上安装有存储器和DSP微处理器。数据采集卡能够实现数据的第一时间的现场处理存储;便于后续的所有数据的汇总和传输。
[0035]优选的，所述右压电晶片111和左压电晶片112都引出一根导线，导线都穿过线筒
107。
[0036]优选的，所述左压电晶片与保护膜平行。
[0037]优选的，所述斜楔斜面的倾斜角度为120度?150度。本实施例公开的倾斜角度能够最佳的实现检测可靠性。
[0038]优选的，还包含用于收集数据采集卡的检测信息的上位机，所述上位机通过CAN总线与所述数据采集卡;所述上位机还连接有显示器。本实施例公开的结构中，能够将数据汇总展示，便于远程掌控。
[0039]本发明还公开了一种钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的检测方法，包含如下步骤:
[0040](I)数据采集，采用上述的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备采集被检钻杆的质量信息；
[0041 ] (2)数据传输，将步骤(I)采集到的质量信息通过CAN总线传输至上位机；
[0042](3)数据分析，将步骤(2)传输来的质量信息通过上位机的系统软件分析处理；
[0043](4)结果展示，将步骤(3)得到的分析结构通过显示器进行展示。
[0044]上述检测方法不仅具备前述的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的优先，同时能够非常高效的汇总、传输和展示所有信息，便于远程可靠的掌控和操控。
[0045]优选的，所述步骤(I)中的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的超声波探头为多组，每组超声波探头经由相同的一组发射电路、接收电路、回波放大电路将信息传递至数据采集卡。
[0046]上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
[0047]不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
【主权项】
1.钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备，其特征在于:包括超声波探头、发射电路、接收电路、回波放大电路和数据采集卡； 所述超声波探头与发射电路连接，所述发射电路与接收电路连接，所述接收电路与回波放大电路连接，所述回波放大电路与数据采集卡连接； 所述超声波探头包含外壳、斜楔、左安装筒、左阻尼块、吸声材料、接头、线筒、右阻尼块、右安装筒、保护膜、右压电晶片和左压电晶片;所述保护膜固定安装在外壳的底部，所述斜楔固定安装在保护膜顶面上，所述外壳内腔与斜楔之间填充有吸声材料，所述左安装筒固定安装在斜楔顶面上，所述左压电晶片安装在左安装筒内孔的底部且左压电晶片与斜楔顶面接触，所述左阻尼块安装在左安装筒内孔里且左阻尼块压在左压电晶片上，所述右安装筒固定安装在斜楔斜面上，所述右压电晶片安装在右安装筒内孔的底部且右压电晶片与斜楔斜面接触，所述右阻尼块安装在右安装筒内孔里且右阻尼块压在右压电晶片上，所述线筒安装在外壳的安装孔里，所述接头安装在外壳的右端面上。2.如权利要求1所述的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备，其特征在于:所述数据采集卡上安装有存储器和DSP微处理器。3.如权利要求1所述的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备，其特征在于:所述右压电晶片和左压电晶片都引出一根导线，导线都穿过线筒。4.如权利要求1所述的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备，其特征在于:所述左压电晶片与保护膜平行。5.如权利要求1所述的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备，其特征在于:所述斜楔斜面的倾斜角度为120度?150度。6.如权利要求1所述的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备，其特征在于:还包含用于收集数据采集卡的检测信息的上位机，所述上位机通过CAN总线与所述数据采集卡;所述上位机还连接有显示器。7.钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的检测方法，包含如下步骤: (1)数据采集，采用权利要求1?6任一所述的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备采集被检钻杆的质量信息； (2)数据传输，将步骤(I)采集到的质量信息通过CAN总线传输至上位机； (3)数据分析，将步骤(2)传输来的质量信息通过上位机的系统软件分析处理； (4)结果展示，将步骤(3)得到的分析结构通过显示器进行展示。8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于:所述步骤(I)中的钻杆检测中钻杆端部加厚区的超声波检测设备的超声波探头为多组，每组超声波探头经由相同的一组发射电路、接收电路、回波放大电路将信息传递至数据采集卡。
【文档编号】G01N29/24GK105973981SQ201610286908
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】陈维贤, 马宇, 黄振同
【申请人】深圳市发利构件机械技术服务有限公司