[发明专利]一种基于特征导波的焊缝缺陷检测阵列式传感器柔性探头

说明书

本发明公开了一种基于特征导波的焊缝缺陷检测阵列式传感器柔性探头，属于无损检测领域。传感器由多个压电单元构成矩阵，分别将其置于柔性矩阵框架中；内部柔性框架两边的装置可以调整两侧压电单元与焊缝的接触角度，获得更大的接触面积，实现发射探头和接收探头与焊缝的最佳耦合，使其更好的发挥检测性能；探头整体底部设置数个电磁铁吸附，通电工作后可将整个探头紧密吸附于被检钢板上，免去了人手动扶持进行检测的麻烦；该探头结构简单、适应性强、检测效率高，适用于表面曲率不均、结构复杂的较大设备对接焊缝缺陷检测中，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种基于特征导波的焊缝缺陷检测阵列式传感器柔性探头。

背景技术

焊接是生活中常见的生产工艺，在现代工业生产中具有十分重要的作用，它是很多大型结构如压力容器、船舶、海洋平台等制造的关键技术。据统计，在压力容器制造中，焊接工作量占总工作量的30％以上，因此焊接质量对结构质量和使用安全可靠性有直接影响。

超声检测是目前应用最为广泛的焊缝无损检测方法之一，与其它常规无损检测技术相比，超声探伤法能检测的缺陷很小、速率快、操作简单易行且便于现场检测。但是超声检测法存在盲区，只能检测厚板，且采用的是逐点扫查检测方式，效率很低，不能对复杂结构进行全面、快速检测。

近年来，超声导波检测发展成为一种新方法，超声导波检测技术是利用超声波原理，将激励传感器激励出的超声波入射到目标中，超声波在目标物形成的波导中不断反射和散射，使超声波沿着波导传播，然后再通过接收传感器接收传播的信号，即可检测和表征被测工件的缺陷、几何性质、组织结构和机械力学性能等。此方法弥补了传统检测方法检测效率低的不足，并且能通过一次扫描即可检测到被检工件表面和内部的缺陷。导波传播的距离远，能够检测很大的工件，而且检测的速度快、效率高，因此超声导波检测技术应用前景广阔。

目前，在国外已经出现以导波检测技术为基础的新型管道检测仪，并且已经应用于管道的在役检测中。从国外学者的研究中我们发现，超声导波检测技术不仅具有高效检测能力和可实现长距离在役检测，而且还能运用在例如T型焊板、铁轨、飞机特种零件以及对接焊板中的焊缝等复杂结构中，导波可以在这些复杂结构所形成的波导中传播。这为研究导波在焊缝检测中的应用提供了理论依据，也让我们看到了超声导波在焊缝缺陷检测应用中的广阔前景。

将超声导波应用于焊缝探伤，必须让导波探头固定在焊缝上，并且让探头和焊缝更好的耦合现有的超声检测方法只能手持导波探头进行检测，无法将导波探头可靠地固足在焊缝上，影响检测的准确度，也不能较好地适应宽度不同的焊缝探伤。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于特征导波的焊缝缺陷检测阵列式传感器柔性探头，解决了焊缝缺陷检测过程中表面贴合度低，贴合不紧密、检测精度低、适应性差的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于特征导波的焊缝缺陷检测阵列式传感器柔性探头，探头前端包括：数个压电传感器单元(1)、传感器放置装置(2)、角度调整装置(3)、柔性吸声垫板(4)、电磁铁吸附固定装置(5)、吸声材料填充物(6)、外壳(7)；探头的外壳(7)为长方体，外壳(7)前端固定有所述传感器放置装置(2)，所述压电传感器单元(1)放置在传感器放置装置(2)的凹槽之中，数个压电传感器单元(1)采用阵列方式排布，所述角度调整装置(3)调整两侧压电传感器单元(1)所在平面的角度；压电传感器单元(1)上部放置阻尼块(11)，吸声材料填充物(6)填充在探头内部，包覆在压电传感器单元(1)和阻尼块(11)周围；所述柔性吸声垫板(4)设置于整个探头的前端一圈，分别粘在外壳(7)上；所述电磁铁吸附固定装置(5)设置在探头前端的四角，用绝缘胶体粘在外壳(7)上。

进一步，所述角度调整装置(3)包括连接板(31)、环装卡扣(32)和转动杆(33)，连接板(31)连接环装卡扣(32)，环装卡扣(32)中心设置转动杆(33)并延伸到外壳(7)外部，环状卡扣(32)与内部采用基轴过盈配合连接，转动杆(33)穿出在外壳(7)上的孔(34)。