[发明专利]采用螺旋换能器的螺旋焊管扭弯导波检测方法及装置

权利要求书

1.一种采用螺旋换能器的螺旋焊管扭弯导波检测方法，包括：

1)根据螺旋焊管(1)结构几何参数和材料力学特性参数，通过半解析有限元法计算得到T(0,1)模态导波频散特性；

2)根据T(0,1)模态导波波速和螺旋焊管(1)螺旋角计算得到波阵面与螺旋焊缝(2)平行时的扭弯导波频率，并再通过半解析有限元法计算得到扭弯导波在频率点f的波速；

所述波阵面与螺旋焊缝(2)平行时的扭弯导波频率根据T(0,1)模态导波波速和螺旋焊管(1)螺旋角采用以下公式计算：

f=ncpT2πrmsinθ]]>

其中，n为导波阶数，为T(0,1)模态导波相速度，r_m为螺旋焊管(1)中径，θ为螺旋焊管(1)螺旋角；

3)将螺旋换能器(2)沿螺旋焊管(1)螺旋方向布置一周，使得螺旋换能器(2)的任意一点与螺旋焊缝(3)的距离都保持相同；

4)控制螺旋换能器(2)激发出螺旋形波阵面的扭弯导波，将导波的弹性应变耦合到螺旋焊管(1)；

5)扭弯导波沿螺旋焊管(1)轴向传播遇到缺陷(7)后发生反射，其回波由螺旋换能器(2)接收；

6)根据回波中的缺陷波包确定螺旋焊管的缺陷位置，计算得到螺旋焊管缺陷(7)所在的螺旋线与螺旋换能器(2)之间的距离L。

2.根据权利要求1所述的一种采用螺旋换能器的螺旋焊管扭弯导波检测方法，其特征在于：所述螺旋焊管(1)缺陷(7)所在的螺旋线与螺旋换能器(2)之间的距离L根据缺陷波包确定螺旋焊管(1)的缺陷位置计算，具体公式为：

L=cg×t2]]>

其中，t为缺陷波包位置，c_g为扭弯导波群速度。

3.用于实施权利要求1～2所述方法的一种采用螺旋换能器的螺旋焊管扭弯导波检测装置，其特征在于：包括螺旋换能器(2)和导波检测仪(4)，螺旋焊管(1)上沿螺旋方向布置有螺旋换能器(2)，螺旋换能器(2)的任意一点与螺旋焊缝(3)的距离都保持相同；螺旋换能器(2)通过电缆(5)与导波检测仪(4)连接，导波检测仪(4)包括脉冲信号发生模块、功率放大模块、前置放大模块和信号采集模块，脉冲信号发生模块经功率放大模块与螺旋换能器(2)连接，螺旋换能器(2)经前置放大模块与信号采集模块连接；脉冲信号发生模块产生检测脉冲信号，经功率放大模块放大后加载到螺旋换能器(2)形成扭弯导波并耦合到螺旋焊管(1)；扭弯导波的回波由螺旋换能器(2)感应接收，经前置放大模块调理放大后，再通过信号采集模块转换成数字信号进行分析处理；

所述的螺旋换能器(2)包括磁致伸缩带材(9)和覆盖在磁致伸缩带材(9)上的回折线圈(8)，回折线圈(8)通过脉冲电流提供激励磁场，磁致伸缩带材(9)的剩磁场提供偏置磁场，回折线圈(8)的布置方向和偏置磁场方向一致且与螺旋线的夹角为螺旋角大小。

4.根据权利要求3所述的一种采用螺旋换能器的螺旋焊管扭弯导波检测装置，其特征在于：所述的螺旋换能器(2)的长度为一个螺距的螺旋焊缝长度。

5.根据权利要求3所述的一种采用螺旋换能器的螺旋焊管扭弯导波检测装置，其特征在于：所述螺旋换能器(2)激发的扭弯导波通过耦合剂或干耦合装置将导波的弹性应变耦合到螺旋焊管(1)。

6.根据权利要求3所述的一种采用螺旋换能器的螺旋焊管扭弯导波检测装置，其特征在于：所述的耦合剂为环氧树脂胶，干耦合装置为气囊夹具。