[发明专利]一种管道损伤声子能量波诊断系统及定位方法

权利要求书

1.一种管道损伤声子能量波诊断及定位系统，其特征在于，包括：第二信号接收探头(1)、第一激励信号发射探头(2)、数字信号发生器(3)、待检测管道(4)、数据处理计算机(5)、电压转换集成板(6)、数据采集计算机(7)、数据采集卡(8)、数字示波器(9)、第一信号接收探头(10)、第二激励信号发射探头(11)。

待检测管道(4)的一端设有第二信号发射贴片天线(12)、第一信号接收贴片天线(13)，另一端设有第一信号发射贴片天线(14)、第二信号接收贴片天线(15)；第二信号发射贴片天线(12)与第二激励信号发射探头(11)连接，第一信号接收贴片天线(13)与第一信号接收探头(10)连接；第一信号发射贴片天线(14)与第一激励信号发射探头(2)连接，第二信号接收贴片天线(15)与第二信号接收探头(1)连接；第二信号接收探头(1)、第一激励信号发射探头(2)、第一信号接收探头(10)和第二激励信号发射探头(11)均与电压转换集成板(6)连接；第一信号接收探头(10)分别和数据采集卡(8)、数字示波器(9)连接；激励信号发射探头电源负极(16)与电压转换集成板(6)的GND连接；激励信号输入负相(17)与数字信号发生器(3)输出负相连接；激励信号输入正相(18)与数字信号发生器(3)输出正相连接；激励信号发射探头电源正极(19)与电压转换集成板(6)的+5v连接；信号接收探头电源正极(22)与电压转换集成板(6)的+5v连接；信号接收探头输出正相(23)与数据采集卡(8)、数字示波器(9)的正相输入端口连接；信号接收探头电源负极(27)与电压转换集成板(6)的GND连接；信号接收探头输出负相(28)与数据采集卡(8)、数字示波器(9)的负相输入端口连接；数据采集卡(8)通过USB接口与数据采集计算机(7)连接。

声子信号收发模组Ⅰ由第一信号接收探头(10)、第一信号接收贴片天线(13)和第一激励信号发射探头(2)、第一信号发射贴片天线(14)组成；声子信号收发模组Ⅱ由第二信号接收探头(1)、第二信号接收贴片天线(15)和第二激励信号发射探头(11)、第二信号发射贴片天线(12)组成。

所述第一激励信号发射探头(2)和第二激励信号发射探头(11)均包括选频拨码开关(20)、载波调制器(21)、激励信号输入正相(18)、激励信号输入负相(17)、激励信号发射探头电源正极(19)、激励信号发射探头电源负极(16)；第二信号接收探头(1)和第一信号接收探头(10)均包括载波解调器(25)、选频切换按键(24)、信号接收指示灯(26)、信号接收探头输出正相(23)、信号接收探头输出负相(28)、信号接收探头电源正极(22)、信号接收探头电源负极(27)。

数字信号发生器(3)为第一激励信号发射探头(2)和第二激励信号发射探头(11)提供原始激励信号，激励信号发射探头将激励信号调制成433MHz射频传输信号，并通过信号发射贴片天线作用于待检测管道(4)，管体在受到外力作用下发生缺损、产生裂纹等损伤会使材料内部晶格振动，能量局部集聚，激发管体材料原子键间的声子格波能，产生声子辐射场，射频传输信号在待检测管道(4)损伤处与声子能量波发生电磁耦合为电磁声子，使原始射频信号发生能量变化，第二信号接收探头(1)和第一信号接收探头(10)分别通过第二信号接收贴片天线(15)与第一信号接收贴片天线(13)将接收到的电磁声子信号解调后通过数据采集卡(8)保存于数据采集计算机(7)，从而获取待检测管道(4)上的声子缺陷信息。

2.根据权利要求1所述的一种管道损伤声子能量波诊断及定位方法，其特征在于，激励信号发射探头载有选频拨码开关(20)，信号接收探头载有选频切换按键(24)，可通过选频按键切换频点以保证两组声子信号收发模块Ⅰ、Ⅱ互不影响。其采样率为44.1KHz，频率响应为20Hz～20KHz可进行低频段激励信号的发射与接收工作。

3.根据权利要求1所述的一种管道损伤声子能量波诊断及定位方法，其特征在于，第一激励信号发射探头(2)、第二激励信号发射探头(11)上携有载波调制器(21)，第二信号接收探头(1)、第一信号接收探头(10)携有载波解调器(25)，可实现对数字信号发生器(3)模拟信号的输入与模拟输出，信号发射及接收贴片天线采用内置FPC的柔性贴片天线可与管道管体良好耦合。