能移动传感的超声波成像系统的制作方法

本实用新型涉及无损检测的超声波成像技术领域，具体来说是一种能移动传感的超声波成像系统。

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背景技术：
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在影响材料及构件质量和安全性的诸多因素中,表面裂纹的危害性极大，我们需要尽快尽早地在初期发现微裂纹，获取微裂纹的深度、宽度和位置等信息。在表面微裂纹检验中，常规检测方法有：超声检测、涡流检测、渗透及磁粉检测。这几种无损检测方法各有其独特的优点，但同时也有各自不足。

近年来，随着无损检测技术的快速发展，上述检测技术都在一定程度上克服了各自的缺点。随着超声波成像技术的出现，传统依据超声波回波信号检测表面微裂纹已经难以满足现代工业技术的需要。为了更加直观、高效的检测出表面微裂纹，本实用新型提出了一种能移动传感的超声波成像系统，这种超声波成像系统具有较高的检测精度。

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技术实现要素：
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本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种能移动传感的超声波成像系统，提高检测速度，准确地对缺陷进行检测。

为了实现上述目的，设计一种能移动传感的超声波成像系统，包括检测箱、主控箱、纵波传感器、空气耦合传感器和X-Y轴精密移动平台，检测箱内设有主控箱，主控箱内设有信号发生器、功率放大器、控制器、信号调理电路和A/D采集卡，其特征在于所述的检测箱内设有待测区域，纵波传感器设置于待测区域的一侧，纵波传感器与功率放大器连接，功率放大器通过信号线与信号发生器连接，信号发生器通过信号线与控制器相连，待测区域上方设有X-Y轴精密移动平台，X-Y轴精密移动平台上设有空气耦合式传感器，空气耦合式传感器与信号调理电路连接，信号调理电路与高速A/D采集卡连接，高速A/D采集卡通过信号线与控制器相连，检测箱表面还设有与控制器通过信号线连接的控制面板和能使控制器与外部设备连接的接口。

所述的待测区域一侧的检测箱底部设有轴承架，平衡架通过平衡架轴承固定连接在轴承架上，平衡架上设有左右两根轴承，纵波传感器通过左右轴承固定连接在平衡架上，在平衡架底部还设有平衡块，平衡块的轴线垂直平分左右轴承的轴线在平衡架上的投影。

所述的X-Y轴精密移动平台左右两侧底部各设有一台Y向电机，Y向电机转轴与顶丝连接，顶丝与电机的连接部外侧设有固定联轴器，顶丝上部连接支撑座和Y向滚珠丝杠，Y向滚珠丝杠和支撑座之间设有角接触球轴承，Y向滚珠丝杠顶端通过螺栓与检测箱紧固连接，移动平台通过丝杠螺母与左右两侧的滚珠丝杠连接，Y向电机转动时能带动移动平台在Y向上移动，移动平台一端设有X向电机，X向电机转轴与顶丝连接，顶丝与电机的连接部外侧设有固定联轴器，顶丝右侧连接支撑座和X向滚珠丝杠，X向滚珠丝杠和支撑座之间设有角接触球轴承，X向滚珠丝杠另一端通过螺栓与移动平台紧固连接，X向滚珠丝杠上设有丝杠螺母，丝杠螺母上连接有移动支座，所述的空气耦合式传感器设置在移动支座上，X向电机转动时能带动移动支座在X向上移动。

本实用新型同现有技术相比，组合结构简单可行，其优点在于：

1.提出了一种全新的超声波成像检测系统，利用纵波传感器激励产生的纵波信号检测材料表面缺陷的方法；

2.这种超声波成像检测系统能根据实际检测精度需要，选取激励不同频率、不同波长的纵波传感器，具有较高的检测精度；

3.空气耦合式传感器能通过X-Y轴精密移动平台进行精密的X、Y向左右上下移动，有效提高检测精度。

[附图说明]

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的侧面剖视图；

图3是本实用新型X-Y轴精密移动平台的示意图；

图4是移动平台内X向移动结构的示意图；

图5是空气耦合式传感器二维扫描检测的示意图；

图中：1.检测箱 2.左轴承 3.平衡架轴承 4.纵波传感器 5.轴承架6.右轴承 7.待测区域 8.空气耦合传感器 9.移动平台 10.X-Y轴精密移动平台 11.平衡架 12.平衡块 13.Y向电机 14.固定联轴器 15.顶丝 16.丝杠支撑座 17.角接触球轴承 18.Y向滚珠丝杠 19.丝杠螺母 20.移动平台 21.紧固螺栓 22.X向电机 23.X向滚珠丝杠 24.空气耦合式传感器25.主控箱。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。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。

参见图1和图2，所述的能移动传感的超声波成像系统，包括检测箱、主控箱、纵波传感器、空气耦合传感器和X-Y轴精密移动平台，检测箱内一侧设有主控箱，主控箱内设有信号发生器、功率放大器、控制器、信号调理电路和A/D采集卡，其特征在于所述的检测箱内设有待测区域，纵波传感器设置于待测区域的一侧，纵波传感器能通过有线或无线的方式与功率放大器连接，功率放大器通过信号线与信号发生器连接，信号发生器通过信号线与控制器相连，待测区域上方设有X-Y轴精密移动平台，X-Y轴精密移动平台上设有空气耦合式传感器，空气耦合式传感器能通过有线或无线的方式与信号调理电路连接，信号调理电路与高速A/D采集卡连接，高速A/D采集卡通过信号线与控制器相连，检测箱表面还设有与控制器通过信号线连接的控制面板和能使控制器与外部设备连接的接口。所述的待测区域一侧的检测箱底部设有轴承架，平衡架通过平衡架轴承固定连接在轴承架上，平衡架上设有左右两根轴承，纵波传感器通过左右轴承固定连接在平衡架上，在平衡架底部还设有平衡块，平衡块的轴线垂直平分左右轴承的轴线在平衡架上的投影。纵波传感器的要点就在于获取最大的纵向能量，本实用新型平衡架和平衡块的设置保证了传感器与耦合水平面相垂直，更易于获取最大的纵向能量。除了这种方式，也能将纵波传感器通过耦合剂设置于待测区域一侧。

参见图3和图4，所述的X-Y轴精密移动平台左右两侧底部各设有一台Y向电机，Y向电机转轴与顶丝连接，顶丝与电机的连接部外侧设有固定联轴器，顶丝上部连接支撑座和Y向滚珠丝杠，Y向滚珠丝杠和支撑座之间设有角接触球轴承，Y向滚珠丝杠顶端通过螺栓与检测箱紧固连接，移动平台通过丝杠螺母与左右两侧的滚珠丝杠连接，Y向电机转动时能带动移动平台在Y向上移动，移动平台一端设有X向电机，X向电机转轴与顶丝连接，顶丝与电机的连接部外侧设有固定联轴器，顶丝右侧连接支撑座和X向滚珠丝杠，X向滚珠丝杠和支撑座之间设有角接触球轴承，X向滚珠丝杠另一端通过螺栓与移动平台紧固连接，X向滚珠丝杠上设有丝杠螺母，丝杠螺母上连接有移动支座，所述的空气耦合式传感器设置在移动支座上，X向电机转动时能带动移动支座在X向上移动。

参见图5，空气耦合式传感器通过X-Y轴精密移动平台进行二维扫描检测，具体的方式为对待测区域进行逐点扫描检测，扫描间距为1mm，能根据实际工程要求选取扫描区域和扫描间距。纵波传感器及空气耦合传感器的中心频率能根据实际工程的检测精度要求进行选取。

本实用新型的具体使用步骤如下：

a.将纵波传感器安装于检测箱内；

b.信号发生器通过功率放大器作用于纵波传感器，纵波传感器连续产生纵波向待测材料的待检区域进行传播；

c.控制器控制X-Y轴精密移动平台拖动空气耦合传感器对待检测区域进行二维扫描检测；

d.空气耦合传感器接收到的超声波信号通过信号调理电路，被高速A/D采集卡采集并传输给控制器，控制器能将信号存储在与其相连的外部设备或控制器自身设有的存储设备中；

e.控制器将接收到的纵波信号存储于(X，Y，t)三维数组中，选取不同时刻的超声波传播图像，就能实现材料缺陷超声波成像检测。

实施例

1)选取待测材料铝合金，规格为1000mm×1000mm×20mm，铝合金表面存在表面凹槽缺陷将其铝合金材料放置在检测箱中；

2)调节纵波传感器，将纵波传感器通过耦合剂置于铝合金材料上，控制器控制信号发生器产生激励信号，通过功率放大器作用于纵波传感器。纵波传感器激励产生的纵波信号，向含有表面凹槽缺陷的铝合金材料内部进行传播，放置于待测区域内的空气耦合传感器接收产生的超声波信号，同时控制器控制X-Y轴精密移动平台拖动空气耦合传感器对待检测区域进行二维扫描检测；

3)空气耦合传感器将接收到的超声波信号通过信号调理电路被高速A/D采集卡采集并存储于外部设备中。

4)控制器将接收到的纵波信号存储于(X，Y，t)三维数组中，选取不同时刻的超声波传播图像，实现材料缺陷的超声波成像检测。