[实用新型]一种超声波应力测量系统中超声探头的固定走行装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声波应力测量系统中超声探头的固定走行装置，属于残余应力测试领域。

背景技术

我国工业处于高速发展的时期，大型结构、石油管道、高速列车、航天航空、核电设备等都要大量使用焊接，残余应力是焊接接头破坏的主要原因，对残余应力的准确检测，是解决残余应力问题的前提。残余应力的检测方法主要分为有损检测和无损检测两种方式。虽然有损法检测残余应力的方法精度较高，但会对设备本身产生不可逆的破坏。因此，近几年来，无损检测残余应力受到越来越多的关注。

无损检测残余应力的方法主要有中子衍射法、磁粉法、X射线衍射法和超声波检测法。其中，超声波检测方法是利用材料的声弹效应(即施加在材料上的内应力变化引起超声波传播速度的变化)，通过准确测定超声波在构件内传播速度的变化得出构件的应力分布。与其它无损检测方法相比，超声波检测法具有成本低、精度较高、测量的深度较大等优点。尤其是，超声波检测法可以在设备服役的状态下对残余应力的分布进行检测，对评估疲劳寿命有重大意义。

因超声波在材料中传播速度受超声波的波型、探头和材料之间的耦合状态(主要耦合剂量和耦合压力)、材料组织等影响较大，所以在对构件残余应力进行超声波检测之前，需要先做标定试验。在进行检测时，需保证超声波探头与待测构件之间的耦合状态与标定所用的耦合状态相同。目前，多是直接通过手扶或简单固定方式地将超声波探头固定在待测构件表面，进行超声波检测；无法精确控制探头与待测构件之间的耦合状态，也即无法保证探头与待测构件之间的耦合状态与标定时所用的一致；从而导致较大的测量误差，影响超声波检测法的精度。因此，亟需一种测试时可以保证超声波探头与待测构件表面的耦合状态稳定，且与标定时保持高度一致的固定超声波探头的装置，以减少由于耦合状态不同导致的测量误差，提高超声波检测法的测量精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超声波应力测量系统中超声探头的固定走行装置。该装置可准确地将超声探头定位至需要测量的位置，保证超声探头与待测构件之间的耦合剂量和耦合压力和标定时所用的耦合剂量和耦合压力保持一致，大大提高了超声波检测法的测量精度。且该装置操作简单，成本低廉，有利于工业上的大量应用。

本实用新型实现其发明目的所采取的技术方案是：一种超声波应力测量系统中超声探头的固定走行装置，包括：

截面呈“门”字形的轨道架，轨道架沿长度方向的相对两侧面上均设有水平的通槽，且两个水平的通槽位于同一水平面；通槽的上方沿水平方向设有一排锥形螺栓孔，与所述锥形螺栓孔配合的锥形螺栓的最大直径大于锥形螺栓孔的最大直径；构成锥形螺栓孔的材料、锥形螺栓孔与通槽之间以及通槽下方均为弹性材料；

固定于轨道架沿长度方向的两端的固定吸盘；

位于轨道架内的探头固定楔块，探头固定楔块上设有穿过轨道架的两个水平的通槽、可在水平通槽中滑动的滑行手柄；

固定于探头固定楔块的左上部、与竖直方向呈预定角度的探头固定腔一；

固定于探头固定楔块的右上部、相对于竖直方向与探头固定腔一对称的探头固定腔二；

由监控指示灯和固定于探头固定楔块的底部的压力传感器、电阻传感器组成的耦合监测器；所述压力传感器和电阻传感器的输出端与监控指示灯电连接。

本实用新型的工作原理及使用方法是：

在待测构件的待测试区域处均匀涂抹上耦合剂。将超声发射探头和超声接收探头分别安装于探头固定腔一和探头固定腔二中。然后，将探头固定楔块置于轨道架内，使探头固定楔块的两个滑行手柄分别穿过两个水平通槽。

通过固定于轨道架两端的固定吸盘，将轨道架、位于其中的探头固定楔块、安装于探头固定腔一和探头固定腔二的超声发射探头和超声接收探头固定于待测构件的表面(沿焊缝长度固定)。

手动调整滑行手柄，使其在轨道架的水平通槽中滑动，将探头固定楔块滑行至需要测试残余应力的区域，使超声发射探头和超声接收探头精确对准测试区域。由于构成锥形螺栓孔的材料、锥形螺栓孔与通槽之间为弹性材料，将锥形螺栓逐渐拧入水平通槽上方的锥形螺栓孔，即可使水平通槽的上表面压紧通槽中的滑行手柄，从而固定探头固定楔块。