一种pzt元件激励超声导波的管道结构监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置，特别是涉及一种石油输送管道、燃气输送管道结构监测系统及方法，属于管道结构监测技术领域。
【背景技术】
[0002]石油输送管道、燃气输送管道具有运输安全性高、连续性强、密封性好，费用低、占地面积小，不受气候和外界条件影响等优点得到迅速发展，管道在一定压力下运行需要定期对管道进行健康监测，及时发现管道存在轻微损伤，排除隐患并采取措施确保管道结构安全运行具有重要意义。目前管道无损检测技术只能对结构进行逐点扫描，速度慢，不能进行长距离管道健康检测且对埋地管道检测难度较大。超声导波技术在传播途径上能量衰减小，传播距离远，实现大范围全方位管道检测优点。为此需发明一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置用于长距离管道壁结构健康监测。
【发明内容】
[0003]为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案。
[0004]本实用新型目的在于提供一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置，包括波形发生器、信号放大器、计算机、数字示波器、接受信号PZT元件、激励信号PZT元件、交流电压连接PZT导线、监测井。
[0005]PZT元件与交变电源连接，激励信号PZT元件与信号放大器相连，波形发生器与信号放大器相连接，接收信号PZT元件与数字示波器相连，数字示波器与计算机相连。
[0006]监测井布置在管道高程发生变化及平面弯道位置。
[0007]压电材料PZT元件，应用逆压电效应将PZT元件当作驱动器，应用正压电效应将PZT元件当作传感器，压电材料PZT元件主要为激励超声导波及接受回波。
[0008]PZT元件长度方向能够伸缩，激励信号PZT元件采用环氧树脂均匀黏贴在管道同一圆周方向上，接收信号PZT元件采用环氧树脂均匀黏贴在管道同一圆周方向上。
[0009]交流电压连接导线端部呈扁平薄片且具有一定弧度，弧度与被监测圆管弧度一致，保证PZT元件与被监测管道能够耦合在一起。
[0010]将PZT元件固定在管道结构表面，施加一个交变电压使其振动，在管道结构中激励L(0，2)对称模态超声导波，超声导波纵向传播，当超声导波遇到管道缺陷时产生回波信号，被接收信号PZT片接收，接收装置将接收信号传入数字示波器，通过回波波峰与激励波峰之间时间差及超声导波群速度测定管道缺陷位置。
[0011]缺陷位置距离激励段长度=(激励波峰与回波波峰时间差)x超声导波群速度/2。
[0012]本实用新型优点在于:L(0，2)对称模态超声导波在波导中传播时能量衰减较小，传播距离远且在接收点接收到导波信号信息完整，通过信号分析得到管道损伤状况；超声导波监测技术不仅可以高效、快速、经济地监测出管道中存在缺陷且导波易于激励和接收，对实际工程应用具有重要意义。
【附图说明】
[0013]图1为一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置结构示意图。
[0014]图2为管道结构监测装置剖面图。
[0015]I波形发生器2信号放大器3计算机4数字示波器5接受信号PZT元件6激励信号PZT元件7监测管道8交流电压连接PZT导线。
【具体实施方式】
[0016]一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置:包括波形发生器、信号放大器、计算机、数字示波器、接受信号PZT元件、激励信号PZT元件、交流电压连接PZT导线、监测井。
[0017]首先将自定义脉冲信号存入波形发生器1，设置好频率、幅值和相位:将发生器I输出端与信号放大器2输入端连接.信号放大器2输出端与管道端部用做激励信号PZT阵列传感器6连接，接收信号PZT片传感器5与数字示波器4连接。试验系统线路被连接好。在激励信号PZT元件6通过交流电压连接PZT导线8施加一交变电压，信号被激励后通过信号放大器2放大输入到被测管道7中，由于逆压电效应在管道壁中产生应力波沿管道壁纵向传播，当遇到管道缺陷时产生回波信号，根据压电效应应力波被转化为电信号，被数字示波器4接收，再传至计算机3分析系统，通过回波波峰与激励波峰之间时间差及超声导波群速度测定管道缺陷位置。
【主权项】
1.一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置，包括波形发生器、信号放大器、计算机、数字示波器、接受信号PZT元件、激励信号PZT元件、交流电压连接PZT导线、监测井，其特征在于压电材料PZT元件，应用逆压电效应将PZT元件当作驱动器，应用正压电效应将PZT元件当作传感器，压电材料PZT元件主要为激励超声导波及接受回波，PZT元件与交变电源连接，激励信号PZT元件与信号放大器相连，波形发生器与信号放大器相连接，接收信号PZT元件与数字示波器相连，数字示波器与计算机相连。2.根据权利要求1所述一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置，其特征在于监测井布置在管道高程发生变化及平面弯道位置。3.根据权利要求1所述一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置，其特征在于PZT元件长度方向能够伸缩，激励信号PZT元件采用环氧树脂均匀黏贴在管道同一圆周方向上，接收信号PZT元件采用环氧树脂均匀黏贴在管道同一圆周方向上。4.根据权利要求1所述一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置，其特征在于交流电压连接导线端部呈扁平薄片且具有一定弧度，弧度与被监测圆管弧度一致，保证PZT元件与被监测管道能够耦合在一起。5.根据权利要求1所述一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置，其特征在于将PZT元件固定在管道结构表面，施加一个交变电压使其振动，在管道结构中激励L(0，2)对称模态超声导波，超声导波纵向传播，当超声导波遇到管道缺陷时产生回波信号，被接收信号PZT片接收，接收装置将接收信号传入数字示波器，通过回波波峰与激励波峰之间时间差及超声导波群速度测定管道缺陷位置。
【专利摘要】本实用新型公开一种PZT元件激励超声导波的管道结构监测装置，属于管道结构监测技术领域，激励和接收信号PZT元件，应用逆压电效应将PZT片当作驱动器，应用正压电效应将PZT片当作传感器，PZT元件采用环氧树脂均匀分布在检测管道同一圆周方向上，用于超声导波激励超生导波及接受回波。将PZT元件固定在管道结构表面，施加一个交变电压使其振动，在管道结构中激励L(0，2)对称模态超声导波，超声导波纵向传播，当遇到管道缺陷时产生回波信号，被接收信号PZT片接收，接收装置将接收信号传入数字示波器，通过回波波峰与激励波峰之间时间差及超声导波群速度测定管道缺陷位置。
【IPC分类】G01N29/07
【公开号】CN204719003
【申请号】CN201520482796
【发明人】赵乃至, 刘峰
【申请人】辽宁科技学院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月7日