本实用新型涉及测量仪器，尤其涉及测量仪器中的一种可测量超声波传播声程的吸附式传感器组。
背景技术：
我国已建成桥梁、输电塔、体育中心等大量钢结构建筑。建筑结构在长期服役过程中性能不断退化，有些重要构件局部应力过大甚至会出现疲劳损伤，这导致部分建筑结构存在一定的安全性隐患。建筑结构无损检测技术能准确反映构件内部异常状态且在实施过程中不对建筑结构造成破坏。因此，研究长期服役钢结构建筑无损检测技术对于掌握其安全状态具有重要意义。
常见的建筑结构无损检测技术主要有射线检测技术、超声检测技术、磁粉检测技术和液体渗透检测技术等，超声检测以其检测过程快速、仪器操作方便、结果可靠性好等优点受到国内外学者的广泛关注和研究，已在钢结构建筑无损检测中得到大量应用。基于超声波波速测量和固定声程上超声波传播声时测量是常用的超声检测方法，该方法通过检测超声波波速受建筑构件应力或损伤影响的改变量分析得到构件内部应力或损伤大小，这就要求准确测量超声波在构件中的传播时间。但是，超声波发射和接收时在传感器中传播的时间不可忽略，这为准确测量超声波在构件中的传播时间增加了难度。针对这一问题提出来的“单发双收”传感器布置方式可以测量超声波在构件中的传播时间，但在实际测量超声波传播声程时因受环境和操作人员的影响导致测量结果经常不准确。这为研究和设计可快速准确测量超声波在构件中的传播声程的“单发双收”传感器组提出了要求。此外，“单发双收”传感器多布置于构件的侧表面，发射探头发射超声波时一般通过超声纵波在探头和构件构成的异质界面处发生波型转换产生在构件中传播的入射波型，这要求传感器与构件界面均匀紧密耦合且耦合界面不能有磁铁等吸附式“连接物”存在。因此，直接将磁吸附式垂直入射收发同体纵波探头吸附方法直接应用于侧面布置的“单发双收”传感器组是不可行的，这为研究和设计可吸附于钢构件侧表面的“单发双收”传感器组提出了要求。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种可测量超声波传播声程的吸附式传感器组，能够实现对超声波在钢构件中的传播声程的快速准确测量。
本实用新型提供了一种可测量超声波传播声程的吸附式传感器组，包括游标卡尺、超声波发射传感器组件、第一超声波接收传感器组件和第二超声波接收传感器组件，其中，所述游标卡尺包括固定外量爪和活动外量爪，所述固定外量爪与所述第一超声波接收传感器组件固定连接，所述活动外量爪与所述第二超声波接收传感器组件固定连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述超声波发射传感器组件、第一超声波接收传感器组件和第二超声波接收传感器组件均包括可变角度压电式超声波传感器单元。
作为本实用新型的进一步改进，所述可变角度压电式超声波传感器单元包括有机玻璃、用于吸附被测量构件的磁铁、线槽、传感器BNC接口、发射和接收超声波的压电晶片和调节所述压电晶片的旋钮，所述磁铁、线槽、传感器BNC接口、发射和接收超声波的压电晶片和调节所述压电晶片的旋钮分别设置在所述有机玻璃上。
作为本实用新型的进一步改进，所述超声波发射传感器组件、第一超声波接收传感器组件通过固定件固定连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述固定外量爪与所述第一超声波接收传感器组件通过紧固螺钉固定连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述活动外量爪与所述第二超声波接收传感器组件通过紧固螺钉固定连接。
本实用新型的有益效果是：通过上述方案，可通过游标卡尺来测量第一超声波接收传感器组件和第二超声波接收传感器组件的间距，能够实现对超声波在钢构件中的传播声程的快速准确测量。
附图说明
图1是本实用新型一种可测量超声波传播声程的吸附式传感器组的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种可测量超声波传播声程的吸附式传感器组，包括游标卡尺12、超声波发射传感器组件1、第一超声波接收传感器组件2和第二超声波接收传感器组件3，其中，所述游标卡尺12包括固定外量爪和活动外量爪，所述固定外量爪与所述第一超声波接收传感器组件2固定连接，所述活动外量爪与所述第二超声波接收传感器组件3固定连接。
如图1所示，所述超声波发射传感器组件1、第一超声波接收传感器组件2和第二超声波接收传感器组件3均包括可变角度压电式超声波传感器单元。
如图1所示，所述可变角度压电式超声波传感器单元包括有机玻璃8、用于吸附被测量构件的磁铁5、线槽6、传感器BNC接口7、发射和接收超声波的压电晶片10和调节所述压电晶片10的旋钮9，所述磁铁5、线槽6、传感器BNC接口7、发射和接收超声波的压电晶片10和调节所述压电晶片10的旋钮9分别设置在所述有机玻璃8上。
如图1所示，所述磁铁5为强磁铁，用于吸附于钢构件4上，强磁铁应嵌入传感器内部靠近底面处，为了使强磁铁与钢构件4之间保持较强的吸引力，强磁铁与钢构件4之间的距离不应该超过3mm。本实用新型提供的一种可测量超声波传播声程的吸附式传感器组，可用于可被强磁铁吸附的钢结构构件表明，也可用于可被强磁铁吸附的其他材料制成的工业用品或建筑构件。
如图1所示，所述超声波发射传感器组件1、第一超声波接收传感器组件2通过固定件13固定连接，固定件13通过螺钉11与超声波发射传感器组件1连接。
如图1所示，所述固定外量爪与所述第一超声波接收传感器组件1通过紧固螺钉14固定连接。所述活动外量爪与所述第二超声波接收传感器组件3通过紧固螺钉固定连接。为了保证超声波在两个接收传感器下构件中传播声程的测量精度，第一超声波接收传感器组件2和第二超声波接收传感器组件3的尺寸应相同。两个接收传感器采用螺丝与游标卡尺12连接起来，且两个接收传感器之间的距离可以调整，对应的游标卡尺12上的读数会发生变化，待接收传感器位置确定后应将游标卡尺12的紧固螺钉拧紧。
如图1所示，为了使第一超声波接收传感器组件2的右侧面能与接收传感器3的左侧面紧贴在一起，超声波发射传感器组件1的传感器BNC接口7不应该设置在传感器的右侧，为了操作方便，本实用新型将传感器BNC接口7设置在传感器上侧，且其位置不影响游标卡尺12与两个接收传感器的连接。通过记录两个接收传感器接触和分离时游标卡尺读数，可测量两个接收传感器的距离。
本实用新型提供的一种可测量超声波传播声程的吸附式传感器组的测量方法为：首先，将第一超声波接收传感器组件2的右侧面能与第二超声波接收传感器组件3的左侧面紧贴在一起，拧紧游标卡尺12的紧固螺钉，读出游标卡尺12上的示数；其次，松开游标卡尺12的紧固螺钉，调整两个接收传感器之间的位置，再次拧紧游标卡尺12的紧固螺钉，并读出游标卡尺12上的示数；最后，两接收传感器的距离L2即为两次读数之差。
超声波在两个接收传感器下构件中传播的声程应为两接收传感器接收晶片中心之间的距离，这个距离和两个接收传感器左侧面之间的距离相等，因此，测量超声波在两个接收传感器下构件中传播声程可采用如下方法：首先，采用上述方法测量两接收传感器的距离，记为L2；其次，采用另外一个游标卡尺测量第一超声波接收传感器组件2的长度，记为L1；最后，两接收传感器的距离为L= L1+ L2。
本实用新型提供的一种可测量超声波传播声程的吸附式传感器组，通过记录第一超声波接收传感器组件2和第二超声波接收传感器组件3接触和分离时游标卡尺12的读数，可计算第一超声波接收传感器组件2和第二超声波接收传感器组件3的距离，通过测量第一超声波接收传感器组件2和第二超声波接收传感器组件3的距离和第一超声波接收传感器组件2和第二超声波接收传感器组件3的长度，可计算超声波在第一超声波接收传感器组件2和第二超声波接收传感器组件3下构件中传播声程，超声波发射传感器组件1、第一超声波接收传感器组件2可以采用固定件13连接，也可分离开使用，也可将超声波发射传感器组件1置于构件端部位置发射纵波，这并不影响游标卡尺12准确测量两个接收传感器的距离和超声波在两个接收传感器下构件中传播声程。
本实用新型提供的一种可测量超声波传播声程的吸附式传感器组，通过将“单发双收”传感器中的两个接收传感器与游标卡尺12的两个外量爪连接起来，实现两个接收传感器距离的准确测量和超声波在两个接收传感器下构件中传播声程的准确测量；通过在发射传感器和接收传感器内部嵌入了强磁铁，实现将传感器组自动吸附于钢构件4表面，同时既不影响传感器对超声波信号的发射和接收，也不影响传感器与钢构件的有效耦合，可实现测量精度达到0.02mm，整个的检测装置构造简单，安装方便，成本低，易于实现。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。