的结合部位施加压力从而产生可逆形变，用于反射传播时经过 该部位的超声导波。
[0045] 信号增强元件1内表面的形状与检测对象5的外表面的形状相同，以保证固定时， 内表面能与检测对象5紧密贴合。例如当检测对象5为管状或杆状时，信号增强元件1的 内表面为管状。
[0046] 检测对象5为杆状或管状时，所述内层的内径比所述检测对象5的外径小 0? 1mm~2. 0mm，以保证固定时能与检测对象5紧密结合。
[0047] 优选地，所述内层还包括与反射模块15在轴向上并列设置的衰减模块13,用于吸 收从检测区域外向内传播的超声导波。
[0048] 为了保证对检测区域超声导波的反射效果，所述反射模块15的材料采用材质坚 硬的金属或合金，优选为钢、铝或铜；而为保证信号增强元件对超声导波信号的吸收效果， 所述衰减模块13的材料的选择与超声导波吸收系数有关，优选为橡胶、尼龙或聚四氟乙 稀。
[0049] 优选地，所述内层还包括隔板14,位于内层的两端，以及衰减模块13和反射模块 15之间，用于将所述衰减模块13以及所述反射模块15在轴向上固定；所述隔板14的厚度 小于所述衰减模块13和所述反射模块15的厚度，以保证固定时不与检测对象5接触，以免 影响超声导波的反射和传播。
[0050] 为便于安装，隔板14、衰减模块13、反射模块15以及外壳12都可由两个或两个以 上的部分组成，安装时把各个部分从径向设置于检测对象5的相应部位再进行固定。
[0051] 实施例1
[0052] 待测管道如图2所示，其中a点至d点为管道中长度为2m的一段待检测区域。将信 号增强元件分别安装在待检测区域两端，激励传感器紧靠左端信号增强元件安装在a处， 接收传感器安装在b点，距左端信号增强元件距离为Li，其它元件也依次连接；缺陷分别距 接收传感器距离为L2、距右端信号增强元件距离为L3，那么，缺陷第一次回波信号D1的幅值 可表示为
[0053]
[0054] 其中，A。为激励信号幅值，A 缺陷第一次回波信号D1的幅值，RD为缺陷反射系 数，a为导波在管道传播的衰减系数，对于该管道，a为〇.〇3dB/m。
[0055] 根据导波传播路径，缺陷第三次回波信号存在两个传播路径，即a-d-a-c-b 和a-c-a-d-b，叠加后的回波彳目号幅值可表不为
[0056]
- - ，.
[0057] 其中，Rc为信号增强元件反射系数。
[0058] 相比于缺陷第一次回波信号，缺陷第三次回波信号幅值增强倍数n可表示为
[0059] 其中，L为设定的检测区域长度2m。本实施例中的缺陷的反射系数RD为0. 1，信号 增强元件的反射系数&为〇. 9,因此本实施例中的回波信号增强倍数n为1. 41。
[0060] 由上式可知，信号增强倍数与检测区域长度、导波在管道传播的衰减系数、缺陷反 射系数和信号增强元件的反射系数有关。缺陷越小，缺陷反射系数RD越小，增强倍数n越 大，说明该信号增强方法对于小缺陷检测更加有效。
[0061] 实施例2
[0062] 图3为用于管状或者杆状待检测对象的信号增强元件结构示意图，包括：衰减模 块13、反射模块15、隔板14和外壳12等部分。
[0063] 其中，反射模块15、隔板14和衰减模块13共同构成信号增强元件1的内层，由外 壳固定于待检测对象5的外表面上，反射模块15的材料为钢，衰减模块13的材料为橡胶。
[0064] 反射模块15和衰减模块13设置于待检测对象5的外表面，三对隔板14分别设置 于反射模块15和衰减模块13之间，以及信号增强元件的内层的两端。
[0065] 衰减模块13、反射模块15、外壳12和三块隔板14均由形状相同的上下两部分组 成，安装时，将用12个紧定螺栓11把上部外壳12与三块上部隔板14固定，把下部外壳12 与三块下部隔板14固定；再将衰减模块13、反射模块15放置于检测对象5上相应的部位， 其中，反射模块靠近检测区域安装；最后将外壳12覆盖于衰减模块13以及反射模块15的 外侧，并用6个夹紧螺栓16把外壳的上下两部分固定，即完成信号增强元件1的安装过程。 由于所述衰减模块13和所述反射模块15的内径比待检测对象5的外径小1. 0mm，固定后能 与检测对象5紧密贴合，从而并使检测对象5产生可逆形变从而起到信号增强效果。而由 于隔板14的厚度小于衰减模块13和反射模块15,安装后并不与待检测对象直接接触，不会 对超声导波在待检测对象上的传播产生影响。
[0066] 实施例3
[0067]图4为按照本实用新型的提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置工作示意图，检测 对象5为外径25mm，内径20mm，长度为Li= 2. 8m的钢管，0. 5mm深横槽缺陷17距管道左端 部距离L2= 0. 8m，等效截面积损失约为14. 4%。设定距管道左端L3= 1. 2m的一段为检测 区域。该装置在检测区域右端部安装了一个实施例2中的信号增强元件1，该元件的内径为 24_，其反射模块15靠近传感器3 (4)安装，检测步骤如下：
[0068] (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 3,在检测对象5上激励产生超声导波，并向右传播；
[0069] (2)超声导波遇到信号增强元件时，产生第一次回波信号C1和第二次回波信号 C2 ;遇到横槽缺陷17时，产生第一次回波信号D1，第二次回波信号D2以及第三次回波信号 D3 ;超声导波遇到检测对象5右端部时，产生回波信号E;
[0070] (3)导波检测信号经信号预处理器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 ;
[0071] (4)中心处理器6接收到数字信号后，经过分析得到时间与回波幅值的关系曲线 如图5所示。
[0072]图5为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，横槽缺陷17 的三次回波信号分别为D1、D2和D3。把管道左端部为a点，横槽缺陷17处为b点，右端的 信号增强元件为c点。
[0073] 可以看出，由于管道衰减，横槽缺陷17第一次回波信号D1幅值小，且处于信号上 升阶段，不易辨识，给缺陷检测带来了困难，若横槽缺陷17距接收传感器4小于0. 8m，即横 槽缺陷17的一次回波信号出现在0. 3ms之前，由于处于检测盲区，将会出现漏检。而D2的 传播路径为a-c-b-a，由于传播路径唯一，信号并未得到增强；D3则是由两个超声导波 信号叠加形成，其中一个的传播路径为a-c-a-b-a，另一个为a-b-a-c-a， 由于这两个超声导波信号的传播距离完全相同，从而在接收传感器处发生波形叠加，引起 缺陷回波信号幅值增强，从图上可以看出，D3信号幅值约为D1幅值的1. 4倍。而管道右端 部第一次回波信号E经过信号增强元件1的衰减模块13,信号幅值比起未设置信号增强元 件1时，减小到原来的1/3,削弱了其对管道检测的影响。由于缺陷多次回波信号增强与缺 陷所处待检区域的位置无关，当缺陷处于检测盲区时，依旧可以通过观察缺陷多次回波信 号幅值的方法进行缺陷识别，同时根据导波声程能够推算出缺陷位置。
[0074] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不 用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改 进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 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；所述 信号增强元件从内至外包括反射模块和外壳，所述外壳用于将反射模块从径向固定于检测 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，所述信号增 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，以减少干扰信号对检测的影响。2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，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； 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； 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； 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； 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，以减少接 收传感器接收到的干扰信号对检测的影响。3. -种信号增强元件，其特征在于，包括内层和外壳； 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。4. 如权利要求3所述的信号增强元件，其特征在于，所述内层包括与反射模块在轴向 上并列设置的衰减模块，用于吸收超声导波。5. 如权利要求4所述的信号增强元件，其特征在于，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。6. 如权利要求4所述的信号增强元件，其特征在于，所述内层包括隔板；所述隔板分别 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。
【专利摘要】本实用新型公开了一种提高磁致伸缩导波检测灵敏度的装置，以及利用该装置提高磁致伸缩导波检测灵敏度的方法，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，在待检测区域激励产生超声导波并沿轴向传播；经信号增强元件的反射，超声导波叠加增强后输入接收传感器，经信号预处理器输入到A/D转换器，转换成数字信号输入中心处理器；中心处理器通过对数字信号的分析，得出缺陷在待检测区域上的位置。本实用新型通过在传统的磁致伸缩导波的检测装置中引入了信号增强元件，实现缺陷多次回波信号幅值增强，达到提高导波检测灵敏度的目的，同时不需对现有装置进行复杂的改造，即可实现无盲区的缺陷检测。
【IPC分类】G01N29/07, G01N29/22, G01N29/32
【公开号】CN204925042
【申请号】CN201520549057
【发明人】武新军, 从明
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年7月27日