[发明专利]便携式超声导波相控阵螺栓检测系统

说明书

本发明涉及便携式超声导波相控阵螺栓检测系统，包括超声导波相控阵螺栓检测仪、螺栓探头，待测螺栓包括螺杆及螺栓端部，其特征在于：所述超声导波螺栓检测仪包括计算机、信号采集模块、显示模块，所述螺栓探头安置在待测螺栓紧固件的螺栓端部并引出导线，引出的导线与超声导波螺栓检测仪相连。超声导波相控阵螺栓检测仪配合螺栓探头，将超声相控阵技术及压电导波技术相结合，在待测螺栓紧固件内部产生柱面导波信号进行成像检测。本发明可以通过一点检测实现对在役螺栓紧固件的整个结构进行一次性地、快速高效检测成像，包括A扫图像，B扫图像及建立3D缺陷模型，还可以对螺栓紧固件内部缺陷进行定位和数据保存。

技术领域

本发明涉及一种螺栓缺陷检测仪器，尤其是能够对在役长杆螺栓紧固件进行缺陷的一次性实时成像检测。属于超声波无损检测技术领域。

背景技术

螺栓是工业装备中的标准配件之一，作为各种设备的连接件，具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳以及在动力荷载作用下不致松动等优点，其往往在复杂的应力、高温高压、周期振动等各种恶劣工况下工作，很容易产生疲劳裂纹。为了确保工业生产安全，我们必须尽可能早的发现裂纹缺陷，以便及时更换。因此如何能检测更小裂纹缺陷，更快更方便的发现缺陷，一直是螺栓检测的重点难点。

针对螺栓超声检测，目前检测的主流还是采用常规的直探头与小角度纵波斜探头检测。针对螺栓内部裂纹等缺陷的检测通常采用常规超声设备配备纵波探头、折射角8.5°或者横波探头、K值为1.7这样两种组合进行超声检测，在检测过程中需要来回更换探头，检测过程繁琐，耗时较长，且并未看见市场上有成熟的针对螺栓裂纹的专用检测仪。

常规超声波检测设备在对螺栓紧固件内部检测时所呈现的检测结果为波形信号显示，该波形信号中包含有大量的结构回波、缺陷回波及噪声信号，对检测结果的判断较大地依赖于检测人员的长期工作经验，没有更加直观有效的检测结果显示方式。

常规超声波检测设备在对螺栓紧固件内部进行检测时一般需要360°旋转或来回移动超声波探头来完成100％的周向检测，该检测技术的操作方法降低了检测效率，极大地增加了检测工期。

螺栓紧固件数量庞大，一个检测周期内需检测的螺栓紧固件数量可达数千个，采用传统超声单探头直射纵波的检测方式效率低，因此往往采用抽检的方式进行安全评估，无法全面有效地控制螺栓的安全隐患。

螺栓紧固件多数几何形状为细长结构，采用超声单探头直射纵波的检测时侧壁干涉效应强烈，导致灵敏度下降，极易发生漏检等情况，造成安全隐患。

风机叶片、埋地锚杆等在役螺栓只有一个端面露在外面，通过常规超声检测方法检测时，埋在里面的另一端检测结果灵敏度低。无法对螺栓紧固件整体的使用安全进行有效评估。

目前在役使用的螺栓紧固件长度可达1200mm，现有的常规超声检测手段通过在役螺栓一端进行检测时，超声波的能量容易产生极大衰减，无法进行有效检测。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一套便携式超声导波相控阵螺栓检测系统，该检测系统基于可控制聚焦距离的超声相控阵技术以及可一次性覆盖整个波导结构的超声导波检测技术相结合，用以实现对不同规格的在役螺栓紧固件进行一次性检测成像。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

便携式超声导波相控阵螺栓检测系统，包括超声导波相控阵螺栓检测仪、螺栓探头，待测螺栓包括螺杆及螺栓端部，其特征在于：所述超声导波螺栓检测仪包括计算机、信号采集模块、显示模块，所述螺栓探头安置在待测螺栓紧固件的螺栓端部并引出导线，引出的导线与超声导波螺栓检测仪相连。

所述待测螺栓为螺栓紧固件；且螺栓紧固件的尺寸规格应满足传播导波的要求。

所述的螺栓探头为一维环阵相控阵探头，且晶片周向排列形成环阵。