[发明专利]一种可沿圆柱体轴向移动的超声导波换能器支架、支撑装置以及圆柱体检测方法

说明书

一种可沿圆柱体轴向移动的超声导波换能器支架、支撑装置以及圆柱体检测方法，涉及无损检测技术领域。本发明是为了解决在实际工程应用过程中，利用超声导波检测技术检测超长尺寸构件时检测精度和分辨率低的问题。一种可沿圆柱体轴向移动的超声导波换能器支架，其主干部分端面为环扇形，主干部分的外环面中部沿其周向开有两端贯通的线圈槽，线圈槽的两侧分别开有一个凹槽，主干部分沿其周向开有两条通道，两条通道分别位于两个凹槽的外侧，主干部分的内环面设有两组滚轮组，两组滚轮组分别位于两条通道的外侧，每个滚轮组包括至少两个滚轮。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，尤其涉及超声波换能器。

背景技术

超声导波是一种可在薄板、管道、杆件等具有有限边界的结构构件内传播的超声波。相比超声体波，超声导波可以在上述结构中长距离大范围传播。在遇到结构微小缺陷或损伤时，除了继续传播的部分之外，还会在缺陷处发生波散射或反射。因此，对上述各种来源波的特征进行分析就能够识别出结构的微小缺陷或损伤。进一步的，根据分析还可以对缺陷进行定位、定量甚至成像。基于超声导波的结构损伤识别方法对结构局部微小缺陷敏感，相对传统超声无损检测，可以检测更大范围和距离，是目前得到广泛关注、研究和应用的结构无损检测方法之一。

尽管导波检测技术可以检测更大范围和更长距离，但在实际工程应用过程中，由于工程构件的长度一般远超出实验室模型试件的长度和其他尺寸，而导波在长距离传播过程中又会显著衰减，因此超声导波换能器接收到的导波信号的信噪比显著降低，大大增加了从导波信号中提取远距离处损伤信息的难度，导致结构缺陷识别和定位精度降低，甚至无法识别出损伤。该问题极大限制了超声导波检测技术在实际工程超长尺寸构件中的应用。典型的问题如长距离管道的超声导波检测，理想情况下超出二百米以上很难检测到微小尺寸缺陷；又如较长的斜拉索，长度往往超出一二百米。此时，在噪声的影响下，超声导波方法对其内部的锈蚀、断丝等缺陷的检测精度和分辨率都很低。为了提高基于超声导波方法的损伤识别的能力和定位的精度，大量研究人员提出了各种方法，包括提高换能器输入能量、使用超声导波相控阵及各种导波信号处理方法等，但这些类似方法在解决超出物理限制的问题方面仍明显不足。

发明内容

本发明是为了解决在实际工程应用过程中，利用超声导波检测技术检测超长尺寸构件时检测精度和分辨率低的问题，现提供一种可沿圆柱体轴向移动的超声导波换能器支架、支撑装置以及圆柱体检测方法。

一种可沿圆柱体轴向移动的超声导波换能器支架，其主干部分为条形体结构，该条形体结构的端面为环扇形，主干部分的外环面中部沿其周向开有两端贯通的线圈槽，线圈槽的两侧分别开有一个凹槽，主干部分沿其周向开有两条通道，两条通道分别位于两个凹槽的外侧，主干部分的内环面设有两组滚轮组，两组滚轮组分别位于两条通道的外侧，每个滚轮组包括至少两个滚轮。

上述滚轮包括壳体和单向轮，壳体嵌在主干部分的内环面，壳体设有矩形开口，单向轮位于壳体内部、且单向轮的圆周面突出于矩形开口。

上述壳体通过弹簧与主干部分的内环面相连。

含有上述超声导波换能器支架的支撑装置，包括至少N个超声导波换能器支架和2M条连接条，N为大于等于2的整数，M为大于等于1的整数，连接条能够穿过超声导波换能器支架的通道、并将N个超声导波换能器支架串接，使得N个超声导波换能器支架与连接条能够合围成一个闭合的圆。

上述支撑装置还包括牵引装置，牵引装置与支撑装置中任意一个超声导波换能器支架的端面相连。

上述牵引装置为爬索机器人。

基于上述支撑装置的圆柱体检测方法，包括以下步骤：