一种液态金属内成像系统的制作方法

本发明涉及核电检修，特别是涉及一种液态金属内成像系统。

背景技术：

1、利用液态金属作为冷却剂是目前快中子增殖反应堆的主流选择，其中以液态金属钠和铅为主。以液态金属作为冷却剂的反应堆始终处于高温、低压、高辐射状态，由于液态金属的不透明属性，在反应堆运行过程中一旦液态金属内部结构产生形变、异物落入等缺陷，在高温、高辐射、不可视情况下发现和检查难度极大，如果没有有效的检查手段，相应的核安全风险极大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种液态金属内成像系统，实现液态金属内部环境的检查。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种液态金属内成像系统，包括：

4、超声换能器模块，置于液态金属内，用于接收超声相控阵控制模块发送的控制指令，根据控制指令在液态金属内发射超声波，接收被液态金属内工件或异物碰触并反射回来的超声波，实现对液态金属内环境的超声检测；将接收的超声波信号向超声相控阵控制模块发送；

5、冷却和屏蔽模块，用于对超声换能器模块进行冷却和辐射屏蔽，确保超声换能器模块正常工作；

6、超声相控阵控制模块，用于向超声换能器模块发送控制指令，接收超声换能器模块发送的超声波信号，将超声波信号转化为超声信号并发送成像处理模块；

7、成像处理模块，用于接收超声相控阵控制模块发送的超声信号，将超声信号转化为二维或三维图像并向显示和存储模块发送；

8、显示和存储模块，用于接收成像处理模块发送的图像并显示、存储。

9、进一步地，所述超声换能器模块由至少一个超声换能器按阵列排布方式构成。

10、进一步地，所述超声相控阵控制模块用于设置超声换能器发射超声波的聚焦参数，根据设置的超声换能器发射超声波的聚焦参数生成控制指令向对应的超声换能器发送。

11、进一步地，所述聚焦参数包括超声波的辐射参数和超声波的聚焦位置。

12、进一步地，所述成像处理模块根据超声相控阵控制模块发送的超声信号，计算液态金属内工件或异物的几何形状信息，所述几何形状信息包括距离和尺寸；如果超声换能器贴近液态金属内工件表面，所述成像处理模块根据贴近液态金属内工件表面的超声换能器产生的超声信号对工件内部金属组织进行检测，判断工件内部组织是否有缺陷。

13、进一步地，所述冷却和屏蔽模块，包括第一冷却和屏蔽模块和第二冷却和屏蔽模块；

14、所述第一冷却和屏蔽模块置于液态金属内，用于包裹超声换能器模块；

15、所述第二冷却和屏蔽模块置于液态金属外，与第一冷却和屏蔽模块通过冷却剂管道和温度控制线缆连接，对冷却剂管道内的冷却剂进行换热，确保超声换能器模块处于最佳工作温度。

16、进一步地，所述超声相控阵控制模块与超声换能器模块通过线缆连接。

17、进一步地，所述成像处理模块与超声相控阵模块通过线缆连接。

18、本发明还提供一种液态金属内成像系统应用方法，包括如下步骤：

19、启动冷却和屏蔽模块，冷却和屏蔽模块对超声换能器模块进行冷却和辐射屏蔽，确保超声换能器模块正常工作；

20、超声相控阵控制模块向超声换能器模块发送控制指令；

21、超声换能器模块接收超相控阵控制模块发送的控制指令，根据控制指令在液态金属内反射超声波，接收被液态金属内工件或异物碰触并反射回来的超声波，实现对液态金属内环境的超声检测；

22、超声换能器模块将接收的超声波信号发送超声相控阵控制模块；

23、超声相控阵控制模块接收超声换能器模块发送的超声波信号，将超声波信号转化为超声信号并发送成像处理模块；

24、成像处理模块接收超声相控阵控制模块发送的超声信号，将超声信号转化为二维或三维图像并发送显示和存储模块；

25、显示和存储模块接收成像处理模块发送的图像并显示、存储。

26、进一步地，所述成像处理模块根据超声相控阵控制模块发送的超声信号，计算液态金属内工件或异物的几何形状信息，所述几何形状信息包括距离和尺寸；如果超声换能器贴近液态金属内工件表面，所述成像处理模块根据贴近液态金属内工件表面的超声换能器产生的超声信号对工件内部金属组织进行检测，判断工件内部组织是否有缺陷。

27、本发明的有益技术效果：

28、本发明的液态金属内成像系统，基于超声相控阵技术，无需通过机械移动超声换能器即可实现液态金属内空间区域的大范围扫描；通过超声相控阵控制模块有效调节超声换能器发射超声波的聚焦参数，在一定程度上提高超声检测成像的空间分辨率；通过冷却和屏蔽模块对超声换能器进行冷却和辐射屏蔽，使得超声换能器能够在高温、高辐射的液态金属环境内正常工作，改善高温对超声换能器性能的影响；成像处理模块将超声相控阵控制模块发送的超声信号转化为二维或三维图像，实现在液态金属内对工件或异物几何形状信息的检测，并对工件内部金属组织缺陷进行检测。

技术特征：

1.一种液态金属内成像系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液态金属内成像系统，其特征在于，所述超声换能器模块由至少一个超声换能器按阵列排布方式构成。

3.根据权利要求2所述的液态金属内成像系统，其特征在于，所述超声相控阵控制模块用于设置超声换能器发射超声波的聚焦参数，根据设置的超声换能器发射超声波的聚焦参数生成控制指令向对应的超声换能器发送。

4.根据权利要求3所述的液态金属内成像系统，其特征在于，所述聚焦参数包括超声波的辐射参数和超声波的聚焦位置。

5.根据权利要求1所述的液态金属内成像系统，其特征在于，所述成像处理模块根据超声相控阵控制模块发送的超声信号，计算液态金属内工件或异物的几何形状信息，所述几何形状信息包括距离和尺寸；如果超声换能器贴近液态金属内工件表面，所述成像处理模块根据贴近液态金属内工件表面的超声换能器产生的超声信号对工件内部金属组织进行检测，判断工件内部组织是否有缺陷。

6.根据权利要求1所述的液态金属内成像系统，其特征在于，所述冷却和屏蔽模块，包括第一冷却和屏蔽模块和第二冷却和屏蔽模块；

7.根据权利要求6所述的液态金属内成像系统，其特征在于，所述超声相控阵控制模块与超声换能器模块通过线缆连接。

8.根据权利要求6所述的液态金属内成像系统，其特征在于，所述成像处理模块与超声相控阵模块通过线缆连接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的液态金属内成像系统的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的液态金属内成像系统的应用方法，其特征在于，所述成像处理模块根据超声相控阵控制模块发送的超声信号，计算液态金属内工件或异物的几何形状信息；如果超声换能器贴近液态金属内工件表面，所述成像处理模块根据贴近液态金属内工件表面的超声换能器产生的超声信号对工件内部金属组织进行检测，判断工件内部组织是否有缺陷。

技术总结
本发明具体涉及一种液态金属内成像系统，包括：超声换能器模块，置于液态金属内，用于根据控制指令在液态金属内发射超声波，接收反射回来的超声波；将接收的超声波信号发送至超声相控阵控制模块；冷却和屏蔽模块，用于对超声换能器模块进行冷却和辐射屏蔽；超声相控阵控制模块，用于将控制指令发送至超声换能器模块，将超声波信号转化为超声信号并发送至成像处理模块；成像处理模块，用于将超声信号转化为二维或三维图像并发送至显示和存储模块；显示和存储模块，用于显示、存储图像。本发明的液态金属内成像系统，实现液态金属内部环境的检查。

技术研发人员：陈征,吕冰,张豪杰,仇广发,吴帆,梅雪强
受保护的技术使用者：中核霞浦核电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17