[发明专利]基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置

说明书

技术领域

本发明属于管材、棒材超声波探伤技术领域，特别是提供了一种基于射频/微波 技术的旋转式超声波探伤装置，可以快速、高效的超声波检测钢管/钢棒。

背景技术

随着生产技术的发展，管材/棒材生产企业对产品的检测效率和检测质量要求越 来越高。传统的自动化超声探伤方式主要有钢管螺旋前进，探头不动的水碗式探伤 方法；钢管原地旋转，上方探伤小车沿钢管轴向移动扫查的倒水碗式探伤方法等， 传统的探伤方法探伤速度慢，检测效率不高。

为了提高管材/棒材自动化超声探伤的检测效率，目前市场上常采用管材/棒材 直线前进，超声探头围绕管材/棒材原地旋转做周向扫查的探伤方法，探头旋转式超 声波探伤装置又称超声旋转头。根据超声信号的耦合方式不同，目前超声旋转头主 要可分为两类，一类是滑环耦合式超声旋转头，另一类是电容耦合式超声旋转头。 这两种超声旋转头装置虽然可以提高超声探伤速率，但是目前二者都存在着难以克 服的缺点。滑环耦合式超声旋转头在高速旋转时存在高频摩擦噪声，会对超声检测 信号造成很大干扰，影响超声探伤的信噪比；电容耦合式超声旋转头的电容耦合片 容抗较大，超声波检测信号在电容耦合片中传输的过程中衰减很大，容易造成信号 失真。除了上述缺点外，滑环耦合式超声旋转头和电容耦合式超声旋转头装置由于 信号耦合方式所限，导致其通道数量有限，检测功能单一，无法满足企业对管材/棒 材同时进行纵伤、横伤、分层/测厚等多功能探伤要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，检测 速度快、灵敏度高、信号无衰减失真、同时能够大量扩展检测通道数量。本发明提 供的超声旋转头装置，采用射频/微波信号传输技术，使得超声检测信号以射频/微 波的形式，以数字化无线传输方式由转子单元传输到定子单元，不存在诸如滑环耦 合模式中高频摩擦噪声的干扰，也不会像电容耦合模式一样造成信号衰减失真。而 且本发明的基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置可以很容易的扩展探伤通 道数量，增加探伤功能。

本发明提供的基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，包括电机传动单 元、转动单元(也称转子单元)、固定单元(也称定子单元)。所述的转子单元包 括空心轴1、多边形花栏架2、超声波发射/接收模块8、旋转头内部的信号无线传输 模块9、电耦合铜环7、超声波探头架及超声波探头。所述的定子单元包括轴承12、 水套装置10、导套11、三抓定心装置13、碳刷架16和石墨碳刷17、旋转头外部的 信号无线传输模块18、基座15。

所述的多边形花栏架2和所述的电耦合铜环7分别布置固定于空心轴1的两边。 多边形花栏架2用于安装和固定超声波发射/接收模块8和旋转头内部的信号无线传 输模块18；电耦合铜环7用于耦合直流电源，给超声发射/接收模块8和旋转头内部 的信号无线传输模块9提供直流电。

根据探伤工艺的设计排布，所述的探头架3沿空心轴1周向位置均匀布置固定 于多边形花栏架2和电耦合铜环7之间，超声波探头4、5和6分别固定于探头架3 上。

所述的空心轴1两端固定于轴承12内，所述的轴承12、水套装置10、导套11、 三抓定心装置13、碳刷架16、旋转头外部的信号无线传输模块18和电机系统19固 定于基座15上。水套装置10用于给空心轴1内注入耦合用水；碳刷架16用于固定 石墨碳刷17，石墨碳刷通过与电耦合铜环7接触，将直流电源持续、稳定的供给转 子单元；导套11和三抓定心装置13可以对被检测管材/棒材起到辅助导向和固定作 用；电机系统19带动转子单元转动。

本发明提供的基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，其工作原理如下：