[发明专利]一种管道缺陷声子诊断系统及实现方法

权利要求书

1.一种管道缺陷声子诊断系统，其特征在于：包括：声子发射模块(1)、第一示波器(2)、信号发生器(4)、供电板(6)、工业计算机(8)、采集卡(11)、第二示波器(12)、待检测管道(14)、声子接收模块(15)；

所述声子发射模块(1)包括声子发射探头(19)和声子信号发射端(18)，声子接收模块包括声子接收探头(16)和声子信号接收端(17)；

所述声子发射探头(19)包括载波调制发射模块(20)、声子发射探头信号输入正极(21)、声子发射探头信号输入负极(22)、声子发射探头电源正极(23)、声子发射探头电源负极(24)；

所述声子接收探头包括载波解调接收模块(27)、接收信号电源指示灯(26)、声子接收探头信号输出正极(30)、声子接收探头信号输出负极(25)、声子接收探头电源正极(28)、声子接收探头电源负极(29)；

声子发射探头(19)将信号发生器(4)提供的原始信号调制成433MHz射频信号，并通过声子信号发射端(18)作用于待检测管道(14)，管道在外界能量信号的激励下，管道内部晶格振动从而激发管道材料原子键间的声子格波，射频电磁波信号传输到待检测管道(14)缺陷处与声子格波发生电磁耦合，导致发射的原始电磁波产生畸变，声子接收探头(16)通过声子信号接收端(17)将携带声子能量波的电磁信号解偶，从而能够获取待检测管道(14)上的缺陷声子信号，获取材料的缺陷信息；

基于射频载波理论的声子发射探头(19)和声子接收探头(16)，其频率响应为20Hz～20KHz，能够实现低频段信号的发射与接收。

2.根据权利要求1所述的一种管道缺陷声子诊断系统，其特征在于，提出的基于射频载波理论的声子发射探头(19)和声子接收探头(16)的工作频率为433MHz，其上集成了载波调制发射模块(20)和载波解调接收模块(27)，能够实现模拟量输入输出。

3.根据权利要求1所述的一种管道缺陷声子诊断系统，其特征在于，基于射频载波理论的声子发射模块(1)中的声子信号发射端(18)和声子接收模块(15)的声子信号接收端(17)为蜂窝式面型结构，能与待检测管道(14)表面实现可靠耦合，无需使用耦合剂。

4.根据权利要求1或2所述的一种管道缺陷声子诊断系统，其特征在于，放于待检测管道上的声子发射探头(19)和声子接收探头(16)采用阵列结构，其数量根据待检测管道管径大小而改变，从而形成阵列式检测探头，以实现待检测管道(14)全断面缺陷检测。

5.根据权利要求1所述的一种管道缺陷声子诊断系统，其特征在于，采用4通道的第一示波器(2)和4通道的第二示波器(12)，同时检测声子信号发射端(18)与声子信号接收端(17)的波形，从而能够监测采集过程中信号波动情况。

6.根据权利要求1所述的一种管道缺陷声子诊断系统，其特征在于，包括以下操作步骤：

1)将声子发射模块(1)中的声子发射探头(19)与声子信号发射端(18)进行配对连接，声子接收模块(15)中的声子接收探头(16)与声子信号接收端(17)进行配对连接；

2)将一组声子发射模块(1)沿周向均布放置于待检测管道(14)的一端，使其在待检测管道(14)周向断面上成环形阵列，与声子发射模块(1)相对应的声子接收模块(15)放于待检测管道(14)的另一端，采用与声子发射模块(1)相同的阵列结构形式，声子发射模块(1)和声子接收模块(15)的阵列形式根据待检测管道(14)的管径大小而改变；

3)利用数据信号线(7)将声子发射探头(19)与信号发生器(4)及采集卡(11)连接，将声子接收探头(16)与采集卡(11)相应接口连接；

4)采集卡(11)通过USB接口(9)与工业计算机(8)相连，采集卡(11)通过相关程序设置为差分方式采集信号；

5)采用数据信号线(7)将第一示波器(2)及第二示波器(12)分别与声子发射探头(19)及声子接收探头(16)连接，第一示波器(2)及第二示波器(12)用于监视信号采集过程波形变化情况；

6)声子发射探头(19)和声子接收探头(16)通过供电板(6)供电；

7)打开电源开关，声子接收模块(15)中的声子接收探头(16)上的接收信号电源指示灯(26)变亮；

8)打开工业计算机(8)，设置修改信号采集程序中相应参数，在液晶触摸显示屏(10)上显示声子发射探头(19)与声子接收探头(16)的信号采集窗口；

9)设置信号发生器(4)的输出波形，连续输出30Hz-100Hz的方波或正弦信号，声子发射探头(19)将原始信号调制成433MHz通过声子信号发射端(18)将信号沿待检测管道(14)发射到声子信号接收端(17)，声子接收探头(16)将声子信号接收端(17)接收的载有声子缺陷信息的信号进行解调；

10)运行工业计算机(8)上的采集程序，在液晶触摸显示屏(10)上连续采集声子接收探头(16)解调的信号并将其储存于CSV文件中，同时观察第一示波器(2)及第二示波器(12)上波形形状；

11)利用USB接口(9)将采集的信号拷贝到硬盘中，记录信号，并通过对信号处理分析，识别管道上的缺陷。