电磁超声扭转波探伤系统的制作方法

本实用新型涉及对锆管行无损检测时对伤波的检测和识别，具体涉及一种利用电磁超声产生扭转波来检测锆管的生产与使用状态的系统。

背景技术：

锆是一种稀有金属，具有极强的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的强度和硬度，被广泛的应用于航天航空、军工、核反应、原子能领域。从军工上来看，锆可作为优质钢的脱氧去硫的添加剂，同时作为特殊合金钢的重要组合，会极大程度的提高其强度和硬度，是制造装甲车、坦克、大炮等的重要原材料。从核能和原子能上来看，锆的热中子俘获截面小具有突出的核性能，是发展原子能工业不可缺少的原材料。

因此，作为作为军工和核工业的重要原料，针对锆管的无损检测至关重要。而市场上常用的导波检测设备通常运用垂直于传导方向振动的导波信号，这种模态的导波信号在对锆管进行检测时由于锆管材质问题声波信号在传输过程中损耗较大，不能长距离检测，另一方面相对于核工业锆管应用环境中水的因素，会对常规超声导波或者是普通电磁超声导波造成极大的干扰和不便，无法实现有效检测。而扭转波对于锆管的检测则可以很大程度上排除上述不便和影响。所以，对锆管的无损检测，是目前亟待解决的一个问题。

扭转波作为一种斜向环绕震动的导波模态，相对于振动方向和传播方向垂直的导波，在锆管处于有液态介质环境中时，由于扭转波振动方向导致受到外部液体的影响较小，传输信号强，传输距离更远。

技术实现要素：

为了填补工业上对锆管无损检测的空缺，同时克服普通无损检测方式对于锆管检测的不利因素造成的干扰和影响，本实用新型提供一种有效可行的电磁超声扭转波探伤系统，能够有效提高锆管在生产应用中的质量保证和安全保证，在提高检测效率时提供可靠稳定的检测结果。

为实现上述目标，本实用新型采用以下技术方案：

电磁超声扭转波探伤系统，包括扭转波探头、前置放大器、电磁超声探伤仪；其特征在于：扭转波探头与前置放大器相连，前置放大器与电磁超声探伤仪相连；扭转波探头激发超声波并接收超声波回波信号，经过前置放大器放大后将信号传输给电磁超声探伤仪，电磁超声探伤仪通过显示屏将信号波形精确显示，电磁超声探伤仪控制激发扭转波的模态并将接收信号予以处理和记录。

所述扭转波探头包括金属套筒、铁钴钒合金带、环形线圈、线圈套筒、信号连接器，铁钴钒合金带环绕在金属套筒上，环形线圈塑封在塑料套筒内，塑料套筒套在环绕有铁钴钒合金带的金属套筒外面，环形线圈两端头均与信号连接器相连，信号连接器与前置放大器相连。环形线圈作为脉冲发射和信号接收器塑封在塑料套筒中，塑料套筒起保护和固定环形线圈的作用。在检测过程中所述的环形线圈穿过固定于金属套筒的铁钴钒合金带。

所述金属套筒的直径大于锆管的直径。

利用所述的电磁超声扭转波探伤系统的检测方法，其特征在于按以下步骤进行：将已环绕铁钴钒合金带的金属套筒套在待检锆管的管端，之后将塑封有环形线圈的塑料套筒套在金属套筒上，前后移动环形线圈/转动环形线圈，并调整电磁超声探伤仪发射脉冲频率，当波形达到较好的模态并能清晰看到锆管另一端的端头波或者伤波与端头波同时出现，调整电磁超声探伤仪的发射电压使电磁超声探伤仪灵敏度达到最大；通过回波波形来判断有无伤波或者伤波位置，达到识别锆管是否有伤目的。

所述锆管有伤的位置算法为：通过长度已知的样管进行声速校准，假设样管长度为L,电磁超声探伤仪显示始波与端头波时域差值为T,得到扭转波声速V：V＝2L/T

同理，已知扭转波在锆管声速，得到伤波位置。

根据磁致伸缩原理，本实用新型采用周向环形电场在斜向环绕锆管的磁场中产生振动，激发扭转波。

本实用新型的优势之处在于：本实用新型采用电磁超声激发超声波，铁钴钒合金带在锆管中作为外加磁场，扭转波探头作为高压脉冲的发射及回波信号的接收，前置放大器负责回波信号的前期放大，超声波探伤仪的信号处理负责回波信号的放大滤波，超声波探伤仪的屏幕显示检测数据。超声波探伤仪避免了常规超声对于耦合剂的依赖，同时，扭转波对于锆管中的孔缝伤波有明显检测能力，检测效率高，检测结果稳定可靠。

本实用新型操作简单，稳定可靠，实现了对锆管的实时高效检测，大大增加了工业生产及应用的安全性。

附图说明

图1为本实用新型实例中的连接方式示意图。

图2为本实用新型实例中的励磁装置示意图示。

图3为本实用新型探测无伤波锆管管体部分超声波原始回波波形图。

图4为本实用新型探测有伤波锆管管体部分超声波原始回波波形图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

如图1、图2所示，本实用新型的电磁超声扭转波探伤仪系统包括扭转波探头、前置放大器12、电磁超声探伤仪13；其特征在于：扭转波探头与前置放大器12相连，前置放大器12与电磁超声探伤仪13相连；扭转波探头激发超声波并接收超声波回波信号，经过前置放大器12放大后将信号传输给电磁超声探伤仪13，电磁超声探伤仪13通过显示屏将信号波形精确显示，电磁超声探伤仪13控制激发扭转波的模态并将接收信号予以处理和记录。前置放大器12、电磁超声探伤仪13均为现有结构。

所述扭转波探头包括金属套筒6、铁钴钒合金带5、环形线圈9、线圈套筒8、信号连接器11，铁钴钒合金带5环绕在金属套筒6上组成励磁装置7，环形线圈9塑封在塑料套筒8内组成探头装置10，塑料套筒8套在励磁装置7外面，环形线圈9两端头均与信号连接器11相连，信号连接器11与前置放大器12相连。环形线圈9作为脉冲发射和信号接收器塑封在塑料套筒8中，塑料套筒8起保护和固定环形线圈9的作用。在检测过程中所述的环形线圈9穿过固定于金属套筒6的铁钴钒合金带5。所述金属套筒6的直径大于锆管的直径。

利用所述的电磁超声扭转波探伤系统的检测方法，其特征在于按以下步骤进行：将已环绕铁钴钒合金带的金属套筒套在待检锆管的管端，之后将塑封有环形线圈的塑料套筒套在金属套筒上，前后移动环形线圈/转动环形线圈，并调整电磁超声探伤仪发射脉冲频率，当波形达到较好的模态并能清晰看到锆管另一端的端头波或者伤波与端头波同时出现，调整电磁超声探伤仪的发射电压使电磁超声探伤仪灵敏度达到最大；通过回波波形来判断有无伤波或者伤波位置，达到识别锆管是否有伤目的。

所述锆管有伤的位置算法为：通过长度已知的样管进行声速校准，假设样管长度为L,电磁超声探伤仪显示始波与端头波时域差值为T,得到扭转波声速V：V＝2L/T

同理，已知扭转波在锆管声速，得到伤波位置。

图3可以看到无伤波锆管管体部分超声波原始回波波形，Y轴为波形幅度，X轴为回波声程，通过波形可判断出始波和端头波，而始波和端头波之间部分则是管体波形，由图3波形状态可以判断锆管管体无伤。

图4可以看到刻伤的锆管管体部分超声波原始回波波形，Y轴为波形幅度，X轴为回波声程，通过波形可判断出始波和端头波，而始波和端头波之间部分则是管体波形，通过声程和波幅可以判断锆管有伤并且计算出伤波位置。