一种脉冲反射式压电超声在线内检测器探头阵列舱的制作方法

本发明涉及超声波无损检测技术领域，具体涉及一种脉冲反射式压电超声在线内检测器探头阵列舱的结构设计。

背景技术：

油气管网是国家重要的基础设施和民生工程，对进入服役后期的含缺陷油气管道实施在线无损检测，根据检测结果采取针对性的缺陷修复措施是保障管道安全运营的根本。在油气管道在线检测领域，我国已在漏磁内检测器研发领域取得突破，实现了工业级检测设备的国产化，但可提供的检测精度受限，且检测过程对钢制管道有强烈的磁化作用。因此，仍有必要研发检测精度更高、检测过程无害的超声在线内检测器。

超声波检测技术已被广泛应用于测厚、高温检测、长输管道焊缝检测等领域，而在超声内检测领域，由于专用设备研发难度大，我国仍处于关键技术攻关阶段，尚无成熟产品出现。探头阵列舱是超声内检测器的关键部件，其结构设计取决于超声检测的技术原理，可选用狐尾式、圆柱体式、纺锤体式、模块式、旋转式等结构形式，对超声内检测效果有直接影响。探头阵列舱结构设计需综合考虑超声检测原理、检测器通过性能、舱室机械性能、检测器维护要求等因素，通过各项指标参数的权衡取舍即可得出不同结构的探头阵列舱，其结构形式的优劣仍需超声内检测的工程实践效果检验。

技术实现要素：

为推动我国超声内检测器的研制，本发明提供了一种基于脉冲反射式压电超声检测原理的在线内检测器探头阵列舱。

本发明采取以下技术方案实现：

所述脉冲反射式压电超声在线内检测器的探头阵列舱包括舱室支撑骨架、舱室支撑皮碗、探头阵列固定条、舱室牵拉头、信号线通过器、皮碗固定板六个部分。

舱室支撑骨架包括中心支撑柱、探头阵列固定条第一支撑环、探头阵列固定条第二支撑环、舱室支撑皮碗固定端面；所述中心支撑柱为圆柱体，其中心轴线与其他三部分的中心轴线共轴；所述探头阵列固定条第一支撑环位于所述中心支撑柱右端面，外侧环面上设有探头阵列固定条的定位卡槽与固定螺栓孔，端面中部设有固定舱室支撑皮碗的螺栓通过孔；所述探头阵列固定条第二支撑环位于所述中心支撑柱左侧，外侧环面上设有探头阵列固定条的定位卡槽与固定螺栓孔，端面中部设有信号线通过器的安装孔；所述舱室支撑皮碗固定端面位于所述中心支撑柱左端面，端面中部设有信号线通过器的安装孔与固定舱室支撑皮碗的螺栓通过孔。

舱室支撑皮碗包括第一支撑皮碗、第二支撑皮碗；所述第一支撑皮碗位于探头阵列固定条第一支撑环右侧端面，端面中部设有固定舱室支撑皮碗的螺栓通过孔；所述第二支撑皮碗位于舱室支撑皮碗固定端面左侧，端面中部设有信号线通过器的安装孔与固定舱室支撑皮碗的螺栓通过孔。

探头阵列固定条包括数条结构相同且彼此独立的固定条、探头定位器、定位螺栓；所述固定条中部设有探头槽，两侧设有螺栓孔，安装于探头阵列固定条第一支撑环与探头阵列固定条第二支撑环的外侧环面上，置于定位卡槽内后由所述定位螺栓固定；所述探头定位器位于探头槽两侧，用于固定探头；所述定位螺栓用于固定所述固定条与所述探头定位器。

舱室牵拉头包括牵拉头、固定螺栓；所述牵拉头右侧为圆柱体端面，端面中部设有信号线通过器的安装孔与固定舱室支撑皮碗的螺栓通过孔，中部为曲面圆锥体，左侧为连接头，用于万向节的固定；所述固定螺栓依次穿过舱室支撑皮碗固定端面、第二支撑皮碗、所述牵拉头的螺栓通过孔，用于第二支撑皮碗的固定。

信号线通过器包括信号线孔体、紧固母扣；所述信号线孔体为底部外表面设有卡台、顶部外表面设有螺纹的圆柱壳，依次穿过探头阵列固定条第二支撑环、第二支撑皮碗与牵拉头的安装孔，为探头与相邻舱室电路板之间的数据线提供通过空间；所述紧固母扣为内表面设有螺纹的圆柱壳，用于固定所述信号线孔体。

皮碗固定板为圆柱形圆盘，端面中部设有固定第一支撑皮碗的螺栓通过孔，固定螺栓依次穿过探头阵列固定条第一支撑环、第一支撑皮碗与所述皮碗固定板的螺栓通过孔，实现对第一支撑皮碗的固定。

超声内检测器在线工作时，舱室支撑皮碗为探头阵列舱提供管道内的支撑，同时在舱室前后压差作用下提供前行动力，探头阵列固定条为探头提供固定位置，探头数据线经由信号线通过器与相邻舱室电路板连接，位于前方的舱室牵拉头通过万向节等部件与其他舱室相连。探头阵列舱为探头阵列周期性的循环检测工作提供工作平台。

本发明具有如下优点：

(1)探头阵列舱结构紧凑，整体外观尺寸较小，置于管道内在线工作时具有良好的弯曲管段通过性能。

(2)采用螺旋体式探头阵列固定条，模块化的设计便于检测器部件的更换维护。

(3)舱室支撑骨架与探头阵列固定条的连接部位设计有定位卡槽，探头槽两侧设计有两个探头定位器，可保障探头的安装定位精度，提高在线检测时的可靠性。

(4)设计的探头阵列舱在线检测时管道环向分辨率为5mm，处于高分辨率水平，同时还提升了超声内检测器对探头损坏的承受裕量。

附图说明

图中各部件的形状仅为示意性，以帮助理解。

图1为在一较佳实施例中，本发明探头阵列舱的剖视图；

图2为图1所示舱室支撑皮碗固定端面的侧视图；

图3为图1所示探头阵列固定条的环向投影示意图。

具体实施方法

结合附图和具体实施实例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的脉冲反射式压电超声在线内检测器探头阵列舱包括舱室支撑骨架、舱室支撑皮碗、探头阵列固定条、舱室牵拉头、信号线通过器、皮碗固定板六个部分。主要包括：中心支撑柱1、探头阵列固定条第一支撑环2、探头阵列固定条第二支撑环3、舱室支撑皮碗固定端面4、定位卡槽5、固定螺栓孔6、螺栓通过孔7、固定螺栓8、信号线通过器安装孔9、皮碗固定板10、第一支撑皮碗11、第二支撑皮碗12、探头阵列固定条13、探头槽14、牵拉头15、信号线孔体16、紧固母扣17。各分体部件之间通过固定螺栓连接成整体，为超声探头提供安装平台。

如图2所示，舱室支撑皮碗固定端面上布设有信号线通过器的安装孔，3个安装孔呈120°夹角均匀排布，在安装孔之间布设有9个固定舱室支撑皮碗的螺栓通过孔，各安装孔之间的3个通过孔呈30°夹角均匀排布。

如图3所示，单个探头阵列固定条两端各设有2个固定螺栓通过孔，用于固定条与舱室支撑骨架的连接，中部设有8个探头槽，共放置8个探头，每个探头槽两侧各设有2个螺栓孔，配合探头定位器固定探头。

本发明在管道内实施在线检测工作时，舱室支撑皮碗为探头阵列舱提供整体支撑，同时在舱室前后压差作用下提供前行动力，螺旋体式固定条为探头阵列提供安装位置，分块式设计不仅便于检测器部件的更换维护，而且有利于探头的精确定位安装，探头数据线经由信号线通过器与相邻舱室电路板连接，为检测控制系统发送的指令与返回的检测信号提供传输通道，位于前方的舱室牵拉头通过万向节等部件与其他舱室相连。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。