一种提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于无损检测领域，更具体地，涉及一种提高磁致伸缩导波检测灵敏 度的装置。
【背景技术】
[0002] 在石油、化工、能源等行业，管以及管道被大量应用，长期使用后会出现腐蚀、穿孔 或壁厚减薄等失效形式。为避免事故的发生，需要对工业管道进行定期无损检测。超声导 波检测技术具有单点激励即可实现一段区域快速检测的优点，在该领域被广泛应用。
[0003] 申请号为96193606. 1的发明专利公开了一种利用磁致伸缩传感器的管道和管 子无损检验方法（公开日为1998年5月27日），主要介绍了一种用于检验铁磁性管道或 其他圆柱壳结构的方法和设备，其中利用磁致伸缩效应来探测结构内的缺陷。然而，在实 际检测中，由于工况复杂，超声导波在传播过程中衰减大，降低了检测灵敏度。申请号为 200810013047. 6的发明专利公开了一种超声导波复合式无损检测方法及装置（公开日为 2010年3月10日），分别采用电磁方式和压电方式实现超声导波的激励和接收，在管道有 衰减作用的条件下，达到更远距离和更高灵敏度的缺陷检测目的。
[0004]然而，现有的技术仅从激励或接收方式对导波检测技术进行优化，根据缺陷一次 回波信号实现缺陷检测，此时，衰减不仅会降低缺陷检测的灵敏度，而且在缺陷一次回波信 号幅值不明显或缺陷处于检测盲区的情况下，易出现缺陷漏检。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种提高磁致伸缩导波 检测灵敏度的装置及方法，其目的在于在磁致伸缩导波检测中引入信号增强元件，通过增 强缺陷多次回波幅值，提高检测灵敏度，同时消除检测过程中因检测盲区出现的缺陷漏检 问题。
[0006]为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种提高磁致伸缩导波检 测灵敏度的装置，其特征在于，包括信号增强元件，一方面用于反射超声导波信号，使得超 声导波信号叠加后增强，另一方面用于吸收从检测区域外向内传播的超声导波，减少干扰 信号对检测的影响。
[0007]优选地，该装置还包括激励传感器、接收传感器、信号发生器、功率放大器、信号预 处理器、A/D转换器以及中心处理器；
[0008]所述信号发生器用于产生激励信号，该激励信号通过所述功率放大器输入所述激 励传感器，在检测对象上激励产生超声导波信号；
[0009]所述接收传感器用于接收超声导波信号并转化为检测信号，该检测信号经所述信 号预处理器传送到所述A/D转换器，并转换成数字信号；
[0010] 所述中心处理器用于控制所述信号发生器产生激励信号，以及接收所述A/D转换 器中的数字信号用于分析处理；
[0011] 所述信号增强元件用于反射检测区域内的超声导波信号，使得所述接收传感器接 收到的超声导波信号叠加后增强，同时用于吸收从检测区域外向内传播的超声导波，减少 接收传感器接收到的干扰信号对检测的影响。
[0012] 按照本实用新型的另一方面，还提供了一种利用上述装置提高磁致伸缩导波检测 灵敏度的方法，其特征在于，利用信号增强元件一方面反射超声导波信号，使得超声导波信 号叠加后增强，另一方面吸收从检测区域外向内传播的超声导波，减少干扰信号对检测的 影响。
[0013] 优选地，该方法包括以下步骤：
[0014] (1)中心处理器控制信号发生器产生激励信号，通过功率放大器输入激励传感器， 在检测对象上激励产生超声导波，并沿所述检测对象的轴向传播；
[0015] (2)超声导波遇到检测区域的缺陷时，产生回波信号，所述回波信号经信号增强元 件的反射，在接收传感器处叠加而幅值增强；
[0016] (3)幅值增强后的回波信号由接收转换器转换为检测信号，再经信号预处理器输 入所述A/D转换器，并转换成数字信号；
[0017] (4)中心处理器接收到数字信号后，经过处理分析获取缺陷的位置。
[0018] 优选地，在步骤（1)之前，先将两个信号增强元件设置于待检测区域的两端，激励 传感器和接收传感器设置于两个信号增强元件之间，信号发生器通过功率放大器与激励传 感器相连，接收传感器通过信号预处理器与A/D转换器相连，中心处理器分别连接信号发 生器的输入端和A/D转换器的输出端。
[0019] 优选地，激励传感器与其中一个信号增强元件相邻设置。
[0020] 按照本实用新型的另一方面，还提供了一种信号增强元件，其特征在于，包括内层 和外壳；
[0021] 所述内层包括反射模块，所述外壳将内层从径向固定于检测对象的外表面，使得 反射模块对检测对象施加压力，令检测对象产生可逆形变，用于反射经过该部位的超声导 波。
[0022] 优选地，所述检测对象为杆状或管状，所述衰减模块和所述反射模块的内径比所 述检测对象的外径小〇? 1mm~2. 0mm〇
[0023] 优选地，所述内层还包括与反射模块在轴向上并列设置的衰减模块，用于吸收从 检测区域外向内传播的超声导波。
[0024] 作为进一步优选地，所述内层内表面的形状与检测对象的外表面的形状相同，以 保证固定时，反射模块和衰减模块能与检测对象紧密贴合。
[0025] 作为进一步优选地，所述反射模块的材料为钢、铝或铜，所述衰减模块的材料为橡 胶、尼龙或聚四氟乙烯。
[0026] 作为进一步优选地，所述内层还包括隔板，分别位于内层的两端，以及衰减模块和 反射模块之间，用于将所述衰减模块以及所述反射模块在轴向上固定；所述隔板的厚度小 于所述衰减模块和所述反射模块的厚度，以保证固定时不与检测对象接触。
[0027] 通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，通过引入信号增强元件 将超声导波反射而叠加，具有以下有益效果：
[0028] 1、利用信号增强元件在缺陷一次回波信号不明显或缺陷处于检测盲区的情况下， 通过缺陷多次回波信号幅值增大，不仅可以提高导波检测灵敏度，同时可实现无盲区的缺 陷检测；
[0029] 2、信号增强元件中的衰减模块可增大声波衰减、减小通过信号幅值，从而减小被 检管道其他支撑结构对检测信号的影响；
[0030] 3、通过改变信号增强元件的安装位置，可以在不移动其它检测装置的前提下，调 节检测区域，简化了检测流程；
[0031] 4、信号增强元件结构简单，无需对现有的磁致伸缩导波检测装置进行改造，设备 改进的成本低。
【附图说明】
[0032] 图1为本实用新型提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置示意图；
[0033] 图2为实施例1中提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置安装示意图
[0034] 图3为实施例2中信号增强元件的立体结构示意图；
[0035]图4为实施例3中提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置工作示意图；
[0036]图5为实施例3中提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置所得检测信号的波形图。
[0037] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-信号增强 元件3-激励传感器4-接收传感器5-检测对象6-中心处理器7-信号发生器8-功率 放大器9-信号预处理器10-A/D转换器22-磁化器23-激励线圈24-接收线圈11-紧 定螺钉12-外壳13-衰减模块14-隔板15-反射模块16-夹紧螺栓17-横槽缺陷
【具体实施方式】
[0038] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所 涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0039] 图1为一种提高磁致伸缩导波检测灵敏度的典型装置，包括信号增强元件1、激励 传感器3、接收传感器4、信号发生器7、功率放大器8、信号预处理器9、A/D转换器10以及 中心处理器6 ;实际应用中，常用磁化器22和接收线圈24组成接收传感器4,用磁化器22 和激励线圈23组成激励传感器3 ;或者只设置一个磁化器22和一个线圈，用双工器和线圈 相连，同时执行接收传感器4和激励传感器3的功能。信号增强元件1可以只包括反射模 块15,也可以同时包括反射模块15和衰减模块13。
[0040] 安装时根据实际检测需要，首先设定检测对象5的检测区域，把两个信号增强元 件1分别安装于检测区域的两端，其中信号增强元件1的反射模块15设置于靠近检测区域 的一侧。如果检测区域的一侧位于检测对象5的端部，可以利用端部执行信号增强元件1 的反射功能，只在检测区域远离端部的一侧安装一个信号增强元件1。激励传感器3紧靠 信号增强元件1的反射模块15安装于检测区域的一端；接收传感器4可以根据工况，安装 于检测区域中间的任意位置，也可以紧靠另一个信号增强元件1的反射模块15安装于检测 区域的另一端。用中心处理器6分别连接信号发生器7的输入端和A/D转换器10的输出 端；信号发生器7通过功率放大器8与激励传感器相连；接收传感器4通过信号预处理器9 与A/D转换器10相连，便完成了本实用新型提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置的设置过 程。
[0041] 由于在测量过程中，缺陷部位无法事先预知。在传统的磁致伸缩导波检测装置中， 常常需要调整传感器的位置来改变检测区域，从而得知缺陷的具体位置，操作比较繁琐。而 在本实用新型的装置中，检测区域由信号增强元件1的位置决定，可以通过一侧信号增强 元件1位置的调整，或者两侧信号增强元件1位置同时进行调整，来改变检测区域，操作比 较简单。
[0042] 测量时，中心处理器6控制信号发生器7产生激励信号，通过功率放大器8输入激 励传感器3,在检测对象5上激励产生超声导波并沿检测区域的轴向传播；当超声导波在传 播中遇到检测对象5的缺陷部位时，则产生回波信号，经信号增强元件1的反射，在接收传 感器4处叠加增强；增强后的导波信号由接收传感器4接收后，经信号预处理器9连接到 A/D转换器10,并转换成数字信号，输入中心处理器6 ;中心处理器6通过对数字信号的分 析，产生时间与回波幅值的关系曲线，从而得知缺陷部位与接收传感器4的距离，进一步获 取缺陷部位在待检测区域上的位置。
[0043] 按照本实用新型的另一方面，还提供了一种用于上述装置的信号增强元件1，其特 征在于，包括内层和外壳12 ;
[0044] 所述内层包括反射模块15,所述内层由外壳12从径向固定于检测对象的外表面， 反射模块15在与检测对象5