[发明专利]一种面向绞线结构损伤针状式超声导波检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种面向绞线结构损伤针状式超声导波检测装置及方法，针状检测单元包括呈放射状分布在夹持部上的多个检测针机构；该检测针机构包括检测针、压电换能器；在夹持部的半圆形基体上开设有多个导向腔；所述检测针置于该导向腔内，其内端部伸出半圆形基体的内侧壁，外端部伸出半圆形基体的外部，压电换能器安装在检测针的外端部上；在导向腔内设有一用于给检测针提供一个轴向下压力的弹性部件，当夹持部夹持在被检测绞线上时，使检测针的内端部紧密贴合被检测绞线。使本发明具有检测精准、快捷、便携等优点。

技术领域

本发明涉及金属绞线损伤快速检测领域，尤其涉及一种面向绞线结构损伤针状式超声导波检测装置及方法。

背景技术

金属绞线作为有效承载部件越来被广泛应用于桥梁、港口、铁路、建筑等大型环境中，绞线结构健康监测已成为国内外研究热点。测量对象复杂化、测量条件极端化容易引发许多新型测量问题。一方面由于金属绞线结构制造水平提高、新型材料引入、结构出现新变化，大大地拓宽了它的使用范围，同时使得损伤形状也表现出多样性和复杂性，这对金属绞线结构损伤检测技术提出了更高的要求。

目前金属绞线损伤检测方法可分为非导波检测和导波检测。导波传播探测方式克服了非导波方法面临的复杂媒质穿透等问题，适合长距离在役探测，逐渐成为近年来绞线结构损伤检测领域主要研究方向之一。导波检测方法主要包括声发射法、超声波反射法和主动声发射法。

针对现役金属绞线结构损伤超声导波检测，国内外现今常用的方式是采用磁致伸缩传感器进行超声导波的激励与接收，发表的文献主要包括：北京工业大学刘增华学者(2010)的《基于磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的试验研究》；香港城市大学P W Tse学者(2011)的《An innovative design for using flexible printed coilsfor magnetostrictive-based longitudinal guided wave sensors in steel strandinspection》。纵观国内外针对金属绞线结构损伤检测研制的专用超声导波传感器，几乎均是基于磁致伸缩效应的传感器。但由于磁致伸缩效应仅在铁、钴、镍这三种材料有效，意味着如果将磁致伸缩传感器用于非铁磁性材料绞线上将使传感器结构变得异常复杂，丧失其结构简单的优点，导致磁致伸缩传感器在非铁磁性材料绞线上无法便捷地直接使用。

在对非铁磁性材料绞线进行结构损伤超声导波检测时，现今常用的方式需要将换能器固定于被检测绞线上，以实现电信号-超声导波信号间的转化。而一般的固定方法是采用双组分胶粘剂将PZT压电陶瓷粘结，由于胶粘剂硬化需要一定的时间，因此该方法用于有大量检测目标的金属绞线在役检测时就显得非常低效了。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构较简单、检测精准、效率高的面向绞线结构损伤针状式超声导波检测装置及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种面向绞线结构损伤针状式超声导波检测装置，包括两个半圆形基体构成的夹持部1和分布在夹持部1上用于检测绞线结构损伤的多个针状检测单元；

所述针状检测单元包括呈放射状分布在夹持部1上的多个检测针机构；该检测针机构包括检测针2、压电换能器3；在夹持部1的半圆形基体上开设有多个导向腔；所述检测针2置于该导向腔内，其内端部伸出半圆形基体的内侧壁，外端部伸出半圆形基体的外部，压电换能器3安装在检测针2的外端部上；

在导向腔内设有一用于给检测针2提供一个轴向下压力的弹性部件，当夹持部1夹持在被检测绞线上时，使检测针2的内端部紧密贴合被检测绞线。

所述夹持部1的其中一个半圆形基体上设有一个将耦合剂充盈至检测针2与被检测绞线之间的耦合剂添加装置；所述检测针2的内端部与被检测绞线的结合面形状相应。