[发明专利]用于探头的被动法向化的系统和方法

说明书

在超声波干式联接轮式探头横越一种结构(例如平坦结构或弯曲管道)的表面以检查该结构时被动地使该探头法向化的系统和方法。至少一对臂被配置成被动地保持探头处于与表面正交的检测方向的法向化。

技术领域

本发明总体上涉及用于检查结构的轮式探头，更具体地说，涉及一种用于在超声波干式联接轮式探头检查结构时被动地使该探头法向化的系统和方法。

背景技术

在诸如石油和天然气行业等多种技术领域中，管道和其它结构是使用传感器检查的。在超声波检测(UT)中，这种传感器利用超声波穿透结构的表面。已知基于超声波检测的传感器为这种结构检查提供了无损检测技术。例如，当检查诸如钢管等钢结构时，基于超声波检测的传感器横越该结构的表面以测量钢的厚度，从而确定该厚度是否因腐蚀而减小到某个临界极限以下。通过定期进行这种非破坏性和表面穿透检查，能够对钢结构进行评估，以避免管道在运行期间发生泄漏、故障和意外停机。

基于超声波检测的传感器可以是定向传感器，例如超声波干式联接轮式探头。这种轮式探头能够横越任何类型的表面，例如管道的平坦表面或弯曲表面。所述轮式探头可以结合到在被检查的结构的表面上移动的爬行器装置中。但是，这种定向传感器需要传感器的法向化，以确保从探头产生的超声波被导向与被测表面正交(即，垂直)的方向。这种法向发射允许来自该结构的超声波反射被重定向回传感器。超声波发射方向的轻微倾斜会导致反射信号的损失。因此，当探头横越具有不同曲率的表面时，通常需要用传感器重新校准已知的探头。

一种重新校准探头的技术是使用致动器主动地使探头的朝向与给定表面正交。但是，这种致动器会增加探头或安装有探头的爬行器的尺寸和成本。此外，对于被测表面的不同曲率，必须每次都被激活这种致动器。本公开正是针对现有技术中的这些问题。

发明内容

根据与本公开一致的一个实施例，一种系统和方法在超声波干式联接轮式探头横越结构的表面以检查该结构时被动地使该探头法向化，所述结构例如是平坦结构或弯曲管道。至少一对臂被配置成被动地保持探头处于与表面正交的检测方向的法向化。

在一个实施例中，一种组件被配置成将探头保持在检测表面附近。该组件包括第一连接器、第一臂和第二臂、一对第一安装构件、一对第一轮、以及轮架。第一臂在其第一端可枢转地联接至第一连接器。第一臂沿着向前方向延伸，并且沿着垂直于向前方向并与检测表面正交的法向方向延伸。类似地，第二臂在其第一端可枢转地联接至第一连接器。第二臂沿着与向前方向相反的向后方向延伸，并沿着法向方向延伸。

在一个更特定的实施例中，所述一对第一安装构件中的每一个都联接至第一臂和第二臂的相应的第二端，所述一对第一轮中的每一个都联接至相应的第一安装构件，所述轮架联接至第一连接器并被配置成保持探头，所述第一臂和所述第二臂与第一连接器的可枢转联接在探头横越检测表面时被动地使探头的检测方向法向化，或者在给定的实施例中可以使用这些进一步布置的组合。

在另外的特定实施例中，所述第一连接器可以包括第一小齿轮，所述一对第一轮可以是脚轮，所述轮架可以联接至探头的旋转轴并且可以被配置成允许探头围绕旋转轴旋转，第一弹性构件可以连接至第一臂和第二臂中的每一个，并且第一弹性构件可以被配置成将第一臂和第二臂朝向彼此偏压，所述第一臂和所述第二臂可以分别沿着向前方向和向后方向以第一自由度枢转，或者在给定实施例(包括上述实施例中的任何一个)中可以使用这些进一步布置的组合。

在一个替代实施例中，所述组件包括第二连接器、第三臂和第四臂、一对第二安装构件和一对第二轮。第三臂可枢转地联接至第二连接器。第三臂沿着向右方向延伸，并且沿着法向方向延伸。类似地，第四臂可枢转地联接至第二连接器。第四臂沿着与向右方向相反的向左方向延伸，并且沿着法向方向延伸。所述一对第二安装构件中的每一个都联接至第三臂和第四臂的相应第二端。所述一对第二轮中的每一个都联接至相应的第二安装构件。所述向右方向和向左方向中的每一个都既垂直于前进方向又垂直于法向方向。第三臂和第四臂分别沿着向右方向和向左方向以第二自由度枢转。