压电探头A，27是压电探头B，3是管道，4是气压管路，5是导线，51是正极导线，52是负极导线，6是管内机器人，7是振动方向，8是磁斥力，9是外力。
【具体实施方式】
[0028]下面通过非限定性的实施例并结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0029]如附图所示，一种导波检测用集成式管内机器人，其包括伸缩机构1和两组支撑机构2，所述伸缩机构1的两端分别与一组所述的支撑机构2相连。所述伸缩机构1为气缸，气缸内设有用于活塞复位的复位弹簧13。所述支撑机构2包括锥体21、楔块22、永磁体A23、永磁体B24，锥体21为细长形回转锥台，锥角为α，两个锥体21同轴并同向设置，其中一个锥体21与气缸的活塞杆连接，另一个锥体21与气缸的缸体连接。所述楔块22为三个，并均滑动设置在所述锥体21的锥面上，三个楔块22沿锥体21的锥面圆周方向等角度设置，三个楔块22可沿锥体21轴向滑动的同时上升或下降，所述楔块22的外侧面为可与管道内侧面配合的圆弧面223，楔块22的底部为斜面，在楔块22滑动过程中其圆弧面223保持水平，以与管道3内壁实现较好的接触;每个楔块22内固定设置有所述永磁体B24，在所述锥体21的小端固定设置有三个所述的永磁体A23，该三个永磁体A23分别与三个所述永磁体B24相对应，所述永磁体A23和永磁体B24的磁性相同。在永磁体A23和永磁体B24的磁斥力的作用下，永磁体B24和与其配合的楔块22被推至锥体21的顶端。根据导波激励方式的不同，所述支撑机构2的楔块22或锥体21上嵌入具有一定振动模态的压电探头。所述支撑机构2按照导波激励方式的不同分为斜块入射式支撑机构和贴合入射式支撑机构两种类型，其中，斜块入射式支撑机构，其是在所述锥体21上沿锥体周向等间距嵌入沿厚度方向振动的压电探头C25，生成的纵波通过楔块22由管道内壁入射并于管道内生成L(0，m)模态导波;贴合入射式支撑机构，其是在所述楔块22外表面沿圆周方向等间距嵌入沿长度方向振动的压电探头A26和沿圆周方向振动的压电探头B27，压电探头A26和压电探头B27各自成环状排列并多排排列，分别激励形成1^(0，111)模态导波和1'(0，111)模态导波。
[0030]为便于楔块11沿锥体21滑动，本实施例中所述锥体21的锥面上沿轴向均匀设有三条燕尾槽211，所述楔块22的下部为燕尾形结构224，所述楔块22通过其下部的燕尾形结构224与所述锥体21上的燕尾槽211配合。燕尾槽211底部斜面221与水平线的夹角同样为α。为便于固定永磁体，本实施例中，所述楔块22内开有方孔222，所述永磁铁Β24固定设置在所述方孔222内，永磁体Α23固定设置在沿燕尾槽的方向，使其与永磁体Β24在轴向实现最大面积的面对面相向。
[0031]根据附图1所示导波检测用集成式管内机器人的运动机理可描述为:
[0032]图1(a)中复位弹簧13处于最大工作长度状态，此时高压气体经由气压管路4给伸缩机构1供气，活塞12被推动，气缸11的活塞杆被推出，在活塞12与气缸11间作用力与反作用力的推动下，位于左侧的支撑机构2受到向左的外力9，而右侧支撑机构2受到向右的外力
9。由于两组支撑机构2同向设置，因此，在受到向左的外力9的作用下，左侧支撑机构2中的楔块22、锥体21与管道3内壁会有卡紧的趋势，如果楔块的斜面角度α满足一定要求，这三者将产生锁止现象。而右侧支撑机构2由于所受到的外力9方向为右，楔块22在摩擦力的作用下将会与管道3内壁分开，没有了楔块22与管道3内壁间摩擦力的阻碍，该侧支撑机构2将向右滑动。应当注意，楔块22与管壁的分开只是短暂的，楔块22在磁斥力8的作用下会很快与管道3内壁再次产生接触。图1(a)中所示左侧楔块22与管道3内壁完全接触，而右侧楔块22则与管道3内壁留有一定的间隙，这仅仅是为了说明两者在摩擦力大小方面的区别，在实际运行中两者与管道3内壁都是始终接触的。在气压的推动下，活塞12与右侧支撑机构2运动至图1(b)所示位置，气缸11与左侧支撑机构2在有锁止发生的情况下与管道3内壁保持静止，复位弹簧13被压缩至最短工作长度。此时气压管路4泄压，气缸11内气压减小，复位弹簧13推动活塞12左移。此时，左右侧支撑机构2所受外力9与先前相反，致使右侧支撑机构2与管道3内壁发生锁止而左侧支撑机构2沿管壁向右滑动，如图1(c)所示，到达图1(d)所示状态时完成一个运动过程。对比图1(a)与图1(d)，两者各部件状态完全相同，表明一个运动周期已经完成，获得有效行进距离A s。如此反复，实现机器人在管道内的运动。机器人在管道内运动时，通过设置在支撑机构2的楔块22或锥体21上的压电探头在管道内激励形成一定模态的导波，对管道状况进行检测。
[0033]本实施例中的管内导波激励方法示意图如附图6-图8所示。
[0034]本实施例中，斜入射导波形成所需的压电探头25的布置具体形式如附图9-图10所示，沿锥体21圆周方向嵌入三件厚度方向振动的压电探头25，与楔块22的下部的斜面平齐，将纵波以锥角α入射至管壁内表面，控制信号与数据信号通过导线5传输。
[0035]本实施例中，贴合式管道导波激励方式的压电探头26和压电探头27的布置方式如附图11-图12所示，将永磁体Β 24下移的同时在楔块22上方的圆弧面223处嵌入两组压电探头26、27，其中一组为长度伸缩型，一组为圆周向伸缩型。由于楔块22是可以在锥体21的燕尾槽内滑动的，为了实现良好的电信号传输，可以将燕尾槽设计成热靴形式，楔块22与锥体21间通过滑片实现不间断连接，控制信号与数据信号通过导线正极51与负极52传输。
[0036]本实施例中的其他部分采用已知技术，在此不再赘述。
【主权项】
1.一种导波检测用集成式管内机器人，其特征是:包括伸缩机构(1)和两组支撑机构(2)，所述伸缩机构(1)的两端分别与一组所述的支撑机构(2)相连，所述伸缩机构(1)为气缸，所述气缸内设有用于活塞复位的复位弹簧(13)，所述支撑机构(2)包括锥体(21)、楔块(22),永磁体A (23),永磁体B (24),两个所述锥体(21)同轴并同向设置，其中一个所述锥体(21)与所述气缸的活塞杆连接，另一个所述锥体(21)与所述气缸的缸体连接，所述楔块(22)为三个并均滑动设置在所述锥体(21)的锥面上，所述楔块(22)的外侧面为可与管道内侧面配合的圆弧面，每个所述楔块(22)内固定设置有所述永磁体B(24),在所述锥体(21)的一端固定设置有三个所述的永磁体A(23)分别与所述永磁体B(24)对应，所述永磁体A(23)和永磁体B(24)相邻磁极的磁性相同，所述支撑机构(2)的楔块(22)或锥体(21)上嵌入具有一定振动模态的压电探头。2.根据权利要求1所述的导波检测用集成式管内机器人，其特征是:所述支撑结构(2)为斜块入射式支撑机构，其是在所述锥体(21)上沿锥体周向等间距嵌入沿厚度方向振动的压电探头C(25)。3.根据权利要求1所述的导波检测用集成式管内机器人，其特征是:所述支撑结构(2)为贴合入射式支撑机构，其是在所述楔块(22)外表面沿圆周方向等间距嵌入沿长度方向振动的压电探头A(26)和沿圆周方向振动的压电探头B(27)，压电探头A(26)和压电探头B(27)各自成环状排列并多排排列。4.根据权利要求1或2或3所述的导波检测用集成式管内机器人，其特征是:所述锥体(21)的锥面上均匀设有三条燕尾槽(211)，所述楔块(22)的下部为燕尾形结构(224)，所述楔块(22)通过其下部的燕尾形结构与所述锥体(21)上的燕尾槽配合。5.根据权利要求4所述的导波检测用集成式管内机器人，其特征是:所述楔块(22)内开有方孔(222)，所述永磁铁B(24)固定设置在所述方孔(222)内。
【专利摘要】本实用新型公开了一种导波检测用集成式管内机器人。其包括伸缩机构和两组支撑机构，伸缩机构的两端分别与一组支撑机构相连，所述伸缩机构为气缸，所述气缸内设有用于活塞复位的复位弹簧，支撑机构包括锥体、楔块、永磁体A、永磁体B，两个锥体同轴并同向设置，其中一个锥体与气缸的活塞杆连接，另一个锥体与气缸的缸体连接，楔块为三个并均滑动设置在锥体的锥面上，楔块的外侧面为可与管道内侧面配合的圆弧面，每个楔块内固定设置有所述永磁体B，在锥体的一端固定设置有三个所述的永磁体A分别与所述永磁体B对应，永磁体A和永磁体B相邻磁极的磁性相同，支撑机构的楔块或锥体上嵌入具有一定振动模态的压电探头。
【IPC分类】G01N29/04, G01N29/34
【公开号】CN205120671
【申请号】CN201520970976
【发明人】乔晋崴, 尹晓虎, 汤宫民, 梁清果
【申请人】中国人民解放军济南军区72465部队
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月27日