[发明专利]一种时分复用的超声检测网络

说明书

本发明涉及一种时分复用的超声检测网络，包括激光器、环形器、1×N光开关、光电探测器、N个光学麦克风、压电超声探头及控制模块；环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，环形器的第一端口与激光器的输出端相连，第二端口与1×N光开关的输入端相连，第三端口与光电探测器的输入端相连；光开关的输出端与N个光学麦克风相连；光电探测器的输出端与控制模块相连，控制模块分别与激光器、光开关及压电超声探头电连接；其中，N≥1且N为整数。本发明采用压电超声探头与光学麦克风结合的方案，结构小巧，占用空间小，可以适应恶劣的电磁环境；在采用多个光学麦克风后，基于时分复用方式，仅需要一个激光器，即实现较大范围的超声检测。

技术领域

本发明涉及超声检测领域，具体涉及一种时分复用的超声检测网络。

背景技术

超声波是频率高于20kHz的机械波。在超声探伤中常用的频率为0.5MHz～10MHz。这种机械波在材料中能以一定的速度和方向传播，遇到声阻抗不同的异质界面(如缺陷或被测物件的底面等)就会产生反射、折射和波形转换。这种现象可被用来进行超声波探伤，最常用的是脉冲反射法，探伤时，脉冲振荡器发出的电压加在探头上(用压电陶瓷或石英晶片制成的探测元件)，探头发出的超声波脉冲通过声耦合介质(如机油或水等)进入材料并在其中传播，遇到缺陷后，部分反射能量沿原途径返回探头，探头又将其转变为电脉冲，经仪器放大而显示在示波管的荧光屏上。根据缺陷反射波在荧光屏上的位置和幅度(与参考试块中人工缺陷的反射波幅度作比较)，即可测定缺陷的位置和大致尺寸。除反射法外，还有用另一探头在工件另一侧接受信号的穿透法以及使用连续脉冲信号进行检测的连续法。利用超声法检测材料的物理特性时，还经常利用超声波在工件中的声速、衰减和共振等特性。

超声探伤的传统方式为接触式超声探伤，该方式采用超声探头来激发及接收超声，为保证超声有效耦合到材料当中，需要超声探头与材料紧密接触，甚至需要加以涂抹耦合剂。针对传统超声探伤方式的不足，当前比较热门的超声探伤方式是激光超声探伤，通过高能量的脉冲激光在材料表面激发超声，随后利用光干涉仪测量材料表面的超声，实现材料的探伤。激光超声可以实现无接触高精度探伤。但存在体积庞大价格昂贵的问题。

对于电磁环境恶劣、可能于材料表面漏电情况的特殊应用场景(如发电场所)下的材料损伤监测，传统的接触式探测方式，存在探测干扰大，探测不准确的问题，而激光超声探测方式难以配置于狭小空间，且其价格过于昂贵。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于面向电磁环境恶劣的带电场所的探伤检测需求，针对现有的超声探伤系统的不足，结合光学麦克风与压电超声探头相结合的方式，实现恶劣电磁环境下的超声检测，通过时分复用方式构建超声检测网络实现范围探伤检测。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种时分复用的超声检测网络，包括激光器、环形器、1×N光开关、光电探测器、N个光学麦克风、压电超声探头及控制模块；

所述环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，环形器的第一端口与所述激光器的输出端相连，第二端口与1×N光开关的输入端相连，第三端口与光电探测器的输入端相连；

所述光开关的输出端与N个光学麦克风相连；

所述光电探测器的输出端与所述控制模块相连，所述控制模块分别与激光器、光开关及压电超声探头电连接；

其中，N≥1且N为整数；

工作时，压电超声探头紧贴在被检测件表面，用于在被检测件表面周期性激发出脉冲型超声波，然后再通过空气耦合到N个光学麦克风中；

激光器用于发射激光，并从环形器的第一端口进入环形器，然后再从环形器的第二端口射出到光开关中；

光开关用于在控制模块的控制下，从N个光学麦克风中选择一个，使环形器第二端口射出的激光进入到其中；