一种横波超声阵列传感器耦合混凝土板探伤装置的制作方法

本实用新型属于相控阵超声无损检测的技术领域，尤其涉及一种横波超声阵列传感器耦合混凝土板探伤装置。

背景技术：

高速铁路等钢筋混凝土结构广泛使用，在预制件中或者结构体运行一段时间之后，需要对结构体内的不密实或裂缝等隐患进行精细检测。利用超声波在混凝土结构中开展无损检测的技术方法很多，比如B超、透射波法、超声波CT、超声相控阵等等，其中横波超声相控阵技术能够聚焦横波超声波波场，检测结果中所提供的横波波速或破损面特征相比纵波更为直观、精度高，是高精度超声波结构检测中的优选方法，横波检测具有能量强、分辨率高等特点，在结构无损检测中有明显的检测优势，尤其适合在超声波衰减快、穿透深度有限的混凝土结构检测中使用。作为横波相控阵技术，通常是将一组多个横波超声波传感器构成一个线性或面阵列，良好的耦合状态是高分辨率和高精度探测隐蔽目标的前提。

混凝土介质表面存在小小的凹凸不平，刚性阵列传感器无法保证各个传感器耦合的一致性，独立磁性底座适合在金属介质表面开展作业，不适合在混凝土等非金属介质表面，而且不便于自由移动，在实践中，磁性底座也是一种半刚性的传感器固定耦合方式。因此在混凝土等毛糙介质表面开展超声检测作业时独立传感器耦合极不方便，独立传感器在介质表面能够柔性耦合是在毛糙不平介质表面实施相控阵检测的关键；当需要利用横波传感器实施检测作业时，多个独立传感器的耦合方向在柔性固定的前提下还需要精确的方向控制。

因此在超声波无损探测领域，特别是横波相控阵检测领域，迫切需要有高效的传感器柔性耦合技术，一方面保证横波传感器信号采集的一致性和质量，同时提高采集作业效率，实现高精度探测。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种适于介质表面毛糙不平、需要用到横波等偏正波进行检测的横波超声阵列传感器耦合混凝土板探伤装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种横波超声阵列传感器耦合混凝土板探伤装置，包括通过底部的支撑脚支撑在待检工件上的牵引承台、多路同步超声波仪器、与牵引承台前端连接用于带动牵引承台运动的牵引装置，所述牵引承台上按照横波超声传感器阵列设计要求开设有安装通孔，横波超声传感器阵元安装在所述通孔内且可轴向自由移动，各横波超声传感器阵元通过信号传输线与所述多路同步超声波仪器连接，所述牵引承台上设有防止横波超声传感器阵元周向转动的止转组件，所述横波超声传感器阵元的探头从所述通孔内伸出与被检工件耦合。

进一步的，所述止转组件为粘贴固定在横波超声传感器阵元侧壁上的至少一块导向块，所述通孔的侧壁上设有与所述导向块相匹配的导向槽，所述导向块匹配安装在所述导向槽内。

进一步的，所述导向块的形状为楔形、长方形或多边形。

进一步的，所述牵引承台由刚性材料制成。

进一步的，所述支撑脚由刚性耐磨材料制成，所述支撑脚底部设计为朝向牵引方向的楔形或刃口状。

进一步的，所述支撑脚为牵引轮。

进一步的，所述牵引承台后部配置安装有方向舵。

进一步的，所述牵引承台上还设有作用于横波超声传感器阵元以使其探头贴紧待检工件的弹性反力加压装置。

进一步的，所述牵引装置包括牵引绳、绞盘、测距系统、伺服电机和电子自动控制系统。

上述的混凝土板探伤装置检测过程包括如下步骤：将牵引承台放置在待检工件上，横波超声传感器阵元的探头与待检工件接触，各横波超声传感器阵元通过信号传输线连接至多路同步超声波仪器，实时采集局部超声数据，当需要检测其他位置时，牵引装置牵引牵引承台运动，从而带动各横波超声传感器阵元同步运动对待检工件其他位置进行检测。

与现有技术相比，本实用新型各横波超声传感器阵元可自由上下移动，从而与待检工件始终保持良好的耦合状态；在保证了多传感器阵列运动同步性的同时也保证了传感器耦合的方向性，特别适合介质表面毛糙不平、需要用到横波等偏正波相开展超声波检测作业的领域。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中牵引承台俯视图；

图3为本实用新型实施例2中牵引承台俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

参见图1和图2，用厚2cm面积30cm*30cm的铝材作为牵引承台1原材料，按照3*3方形阵列设计内径与传感器外径大1～2mm的9个通孔和对应支护槽位，通过线切割开孔，再通过线切割形成一个楔形支护槽，割取支护槽时获得的9个楔形铝材作为止转组件3分别贴装在9个横波超声传感器阵元2的侧面，保证其正确的耦合方向；利用4个倒梯形滑块固定在承台底部的四个角落作为支撑脚4。支撑脚4由刚性耐磨材料制成，底部设计为朝向牵引方向的楔形或刃口状。所需检测的混凝土构件5为高铁轨道板结构，在混凝土构件表面检测作业时，带止转组件3的横波超声传感器阵元2自由落座于配对的通孔中并可上下自由移动，止转组件3匹配安装在对应的楔形支护槽内，防止横波超声传感器阵元2周向转动，形成多传感器阵列柔性支护装置。连接好多路同步超声波仪器，牵引承台1利用自动化电动牵引装置拖拽前进，牵引装置包括牵引绳6、绞盘7、测距系统8、伺服电机9和电子自动控制系统，控制前进速度或距离，通过相控阵技术连续对混凝土构件5进行检测，对获取的数据进行信号处理和图像适时展示，发现混凝土介质结构中可能存在的隐患。

实施例2

参见图1和图3，一种四边都带方形槽的超声传感器阵列柔性牵引承台，用于实验室开展超声波检测试验。选取长20cm宽10cm厚2cm的树脂纤维板作为承台材料，参考实施例1，按设计好的孔位通过线切割割出分别带四个方形槽位的两个放置横波超声传感器阵元的安装孔，将切割安装孔时割除的2组共8个小方形材料作为两个超声波传感器的止转组件，按正确的方向固定在横波超声传感器阵元的四周，四个用牵引轮制成的支撑脚固定在承台四个底部角落，在承台的前进方向装有带距离刻度的牵引绳，在尾部安装一个方向舵10。连接好一发一收多路同步超声波仪器，通过手动拖拽牵引绳拉动超声波传感器同步同向移动设计距离，逐步检测混凝土构件中的缺陷隐患。为提高耦合能力，牵引承台上还设有作用于横波超声传感器阵元以使其探头贴紧待检工件的弹性反力加压装置，如弹簧、橡皮等保证传感器与检测面良好的耦合状态。