专利名称：高温内筒壁厚检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种厚度检测系统，且特别涉及一种应用于高温环境下的内筒 壁厚检测系统。
背景技术：
超声波测厚是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的 超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测 量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以 一恒定 速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。按此原理设计的测厚仪可 对各种板材和各种加工零件作精确测量，也可以对生产设备中各种管道和压力 容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。
针对目前测量火力发电厂高温烟自内筒壁厚，使用超声波测厚换能器将电 脉冲转换成超声波，通过耦合将超声波传入筒体管壁，接受筒体内壁反射回来 的超声波信号，并转换为带有壁厚信息的电信号输出处理。然而目前通用的超 声波测厚换能器无法在高温下正常工作，因为其在高温下测量不准确，寿命较 短可靠性差，而且长期工作后容易脱落，因此不能对高温烟囱内筒壁厚进行长 期、可靠、连续的测量，无法得到腐蚀烟气对筒体内壁的腐蚀状态以及腐蚀速 率的情况。同时现有的厚度检测装置，只具有单通道，即只连接有一个超声波 测厚换能器， 一次只能测量一个目标物体，当需要检测多个目标物时必须使用 多个厚度4企测装置，或者将同一个厚度^^测装置移到多个目标物的位置，如此 造成使用上的麻烦并且成本较高。
发明内容
本发明提出一种高温内筒壁厚检测系统，其能够应用于测量火力发电厂高 温烟自内筒壁厚等高温环境，并且具有多个切换通道可同时测量不同的目标物厚度。
为了达到上述目的，本发明提出一种高温内筒壁厚检测系统，其包括超 声波换能装置，用于获取内筒壁厚信号；信号传输及通道切换装置，连接于所 述超声波换能装置，所述信号传输及通道切换装置用于传输信号并切换通道； 超声波激励及接收测量装置，连接于所述信号传输及通道切换装置，用于发出 激励信号并接收所述内筒壁厚信号。
进一步的，所述超声波换能装置包括壳体、信号转接头、阻尼块、压电晶 片，其中所述信号转接头设置在所述壳体的顶部，所述阻尼块与所述压电晶片 上下层叠地置于所述壳体内，所述信号转接头通过电缆线与所述压电晶片连接。
进一步的，所述壳体、信号转接头、阻尼块、压电晶片以及电缆线由耐高 温材料制成。
进一步的，所述超声波换能装置的所述壳体上设置有固定装置。
进一步的，所述固定装置为在高温下保持磁性的^f兹环。
进一步的，所述信号传输及通道切换装置具有多个通道接口，所述多个通 道接口连接与多个超声波换能装置。
进一步的，所述超声波激励及接收测量装置包括激励单元和测量单元。
进一步的，所述激励单元具有电脉冲发射电路，用于发射具有设定波形、 强度和电压的电脉沖。
进一步的，所述测量单元具有模数转换单元和计算单元，所述模数转换单 元用于将接收的内筒壁厚信号转换为数字信号，所述计算单元根据闸门脉沖及 设定的声速参数计算得出内筒壁厚数据。
进一步的，所述超声波激励及接收测量装置包括显示装置，用于将测量结 果以数字方式或者波形方式显示。
本发明提出的高温内筒壁厚检测系统，其具有可应用于高温环境下的超声 波换能装置，在超声波换能装置的外壳上设置有高温下保持磁性的固定装置， 能对高温烟自内筒壁厚进行长期、可靠、连续的测量，从而得到腐蚀烟气对筒 体内壁的腐蚀状态以及腐蚀速率的情况，同时本发明的高温内筒壁厚检测系统 具有信号传输及通道切换装置，可切换至不同的超声波换能装置通道，从而能 够同时测量不同的目标物厚度。
图1所示为本发明较佳实施例的高温内筒壁厚检测系统示意图。
图2所示为本发明较佳实施例的超声波换能装置结构示意图。
图3所示为本发明较佳实施例的超声波激励及接收测量装置功能方块图。
具体实施例方式
为了更了解本发明的技术内容，特举较佳具体实施例并配合所附图式说明如下。
请参考图l,图l所示为本发明较佳实施例的高温内筒壁厚检测系统示意图。
本发明提出一种高温内筒壁厚检测系统，其包括超声波换能装置100，用于获 取内筒壁厚信号；信号传输及通道切换装置200，连接于所述超声波换能装置 100，所述信号传输及通道切换装置200用于传输信号并切换通道；超声波激励 及接收测量装置300，连接于所述信号传输及通道切换装置200，用于发出激励 信号并接收所述内筒壁厚信号。根据本发明较佳实施例，所述信号传输及通道 切换装置200具有多个通道接口 210，所述多个通道4妻口 210连接与多个超声波 换能装置100。如此信号传输及通道切换装置200按照设定时序将激励脉冲传输 到相应的通道接口 210，并通过该通道接口 210传输到相应的超声波换能装置 IOO进行测量，同时在获得超声波换能装蕈IOO传输回来的厚度信号按照设定时 序传输给超声波激励及接收测量装置300进行计算，所述设定时序是通过超声 波激励及接收测量装置300进行设定的，以使得信号传输及通道切换装置200 在不同时序通过不同的通道接口 210传输信号。
再请参考图2，图2所示为本发明较佳实施例的超声波换能装置结构示意图。 本发明较佳实施例的超声波换能装置100包括壳体101、信号转接头102、阻尼 块103、压电晶片104，其中所述信号转接头102设置在所述壳体101的顶部， 所述阻尼块103与所述压电晶片104上下层叠地置于所述壳体101内，所述信 号转接头102通过电缆线105与所述压电晶片104连接，而所述壳体101上设 置有固定装置106，其中所述壳体101、信号转接头102、阻尼块103、压电晶 片104以及电缆线105由耐高温材料制成。
阻尼块103，除影响脉沖超声波的脉沖宽度以外，还能抑制压电晶片104的 径向振动。压电晶片104背面加阻尼块103，目的是为了获得狭窄的发射脉沖， 它主要吸收振动能量，使压电晶片104被发射脉沖激励后很快停止下来，由此 起到了对压电晶片104振动的阻尼作用。而压电晶片104的功能是发射与接收 超声波，它是以厚度振动模式振动，激发出纵波。当高频电脉冲通过电缆线105 传递到压电晶片104并产生激励作用时，在逆压电效应作用下，压电晶片104 产生伸缩形变，将电能转换为声能，发出超声波。超声波信号到达筒体内壁被 反射回来，当超声波信号到达压电晶片104时，发生正压电效应，将声能转换 为电能，即带有壁厚信息的电信号通过电缆线105输出处理。
根据本发明较佳实施例，所迷固定装置106为在高温下保持磁性的磁环， 所述压电晶片104不与所述阻尼块103相连的一面设置有保护膜107，所述保护 膜107由耐高温材料制成，保护膜107的功能是避免压电晶片104与目标物直 接接触而磨损压电晶片104,同时也保护压电晶片104不被碰伤，以及不被高温 烟囪筒体内部的腐蚀烟气所腐蚀，还具有作为中间介质改善透声性能的功能。 同时所述壳体101与待测壁接触的部分设置有粘胶108，所述粘胶108为热固化 黏合粘胶。
当欲测量火力发电厂高温烟囱内筒壁厚等在高温环境下进行测量时，将该 超声波换能装置100直接放置在筒壁上，超声波换能装置100即由高强度磁性 以及热固化黏合工艺牢牢固定在待测筒壁上，而不会因为高温使得测量失效或 者脱落，并且不需要人员一直处于高温环境下，因此能对高温烟囱内筒壁厚进 行长期、可靠、连续的测量，从而得到腐蚀烟气对筒体内壁的腐蚀状态以及腐 蚀速率的情况，以便进一步分析所得数据或采取相应措施。
再请参考图3,图3所示为本发明较佳实施例的超声波激励及接收测量装置 功能方块图。所述超声波激励及接收测量装置300包括激励单元310和测量单 元320，激励单元310具有电脉冲发射电路311，用于发射具有设定波形、强度 和电压的电脉冲，以满足不同目标物测量的需要。
根据本发明较佳实施例，所述测量单元320具有模数转换单元321和计算 单元322,所述模数转换单元321用于将接收的内筒反射模拟电信号转换为数字 信号，所述计算单元322根据测量闸门組及设定的声速参数计算得出内筒壁厚
数据。为实现高精度测量，测量闸门分为起始闸门和标定闸门，由软件设定门 位和门高，起始闸门定位于指定测量原点脉冲，标定闸门定位于测量终点脉冲， 两测量闸门自动判断门内脉沖信号的时间值，并输出至厚度计算单元，按设定 的规则和算法输出内筒的厚度值。
同时超声波激励及接收测量装置300还包括显示装置330，用于将测量结果 以数字方式或者波形方式显示，方便使用者查看。
综上所述，本发明提出的高温内筒壁厚4企测系统，其具有可应用于高温环 境下的超声波换能装置，在超声波换能装置的外壳上设置有高温下保持磁性的 固定装置，能对高温烟自内筒壁厚进行长期、可靠、连续的测量，从而得到腐 蚀烟气对筒体内壁的腐蚀状态以及腐蚀速率的情况，同时本发明的高温内筒壁 厚检测系统具有信号传输及通道切换装置，可切换至不同的超声波换能装置通 道，从而能够同时测量不同的目标物厚度。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各 种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种高温内筒壁厚检测系统，其特征在于包括超声波换能装置，用于获取内筒壁厚信号；信号传输及通道切换装置，连接于所述超声波换能装置，所述信号传输及通道切换装置用于传输信号并切换通道；超声波激励及接收测量装置，连接于所述信号传输及通道切换装置，用于发出激励信号并接收所述内筒壁厚信号。
2. 根据权利要求1所述的高温内筒壁厚检测系统，其特征在于所述超声波 换能装置包括壳体、信号转接头、阻尼块、压电晶片，其中所述信号转接头设 置在所述壳体的顶部，所述阻尼块与所述压电晶片上下层叠地置于所述壳体内， 所述信号转接头通过电缆线与所述压电晶片连接。
3. 根据权利要求2所述的高温内筒壁厚检测系统，其特征在于所述壳体、 信号转接头、阻尼块、压电晶片以及电缆线由耐高温材料制成。
4. 根据权利要求2所述的高温内筒壁厚检测系统，其特征在于所述超声波 换能装置的所述壳体上设置有固定装置。
5. 根据权利要求4所述的高温内筒壁厚检测系统，其特征在于所述固定装 置为在高温下保持磁性的磁环。
6. 根据权利要求1所述的高温内筒壁厚检测系统，其特征在于所述信号传输及通道切换装置具有多个通道接口 ，所述多个通道接口连接与多个超声波换 拔罢
7. 根据权利要求1所述的高温内筒壁厚检测系统，其特征在于所述超声波 激励及接收测量装置包括激励单元和测量单元。
8. 根据权利要求7所述的高温内筒壁厚检测系统，其特征在于所述激励单 元具有电脉冲发射电路，用于发射具有设定波形、强度和电压的电脉冲。
9. 根据权利要求7所述的高温内筒壁厚检测系统，其特征在于所述测量单 元具有模数转换单元和计算单元，所述模数转换单元用于将接收的内筒壁厚信 号转换为数字信号，所述计算单元根据闸门脉沖及设定的声速参数计算得出内 筒壁厚数据。
10.根据权利要求1所述的高温内筒壁厚检测系统，其特征在于所述超声波激励及接收测量装置包括显示装置，用于将测量结果以数字方式或者波形方式 显示。
全文摘要
本发明提出一种高温内筒壁厚检测系统，其包括超声波换能装置，用于获取内筒壁厚信号；信号传输及通道切换装置，连接于所述超声波换能装置，所述信号传输及通道切换装置用于传输信号并切换通道；超声波激励及接收测量装置，连接于所述信号传输及通道切换装置，用于发出激励信号并接收所述内筒壁厚信号。本发明的高温内筒壁厚检测系统能够应用于测量火力发电厂高温烟囱内筒壁厚等高温环境，并且具有多个切换通道可同时测量不同的目标物厚度。
文档编号G01B17/02GK101358843SQ20081004201
公开日2009年2月4日 申请日期2008年8月22日 优先权日2008年8月22日
发明者严晓东, 兰吉勇, 晖 曹, 菁 杨, 陆克昀, 骆国防 申请人:华东电力试验研究院有限公司;上海明华电力技术工程有限公司;上海外高桥发电有限责任公司