[发明专利]一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测装置，包括一组阵元模块（1）和紧固组件（2），其特征在于：所述阵元模块（1）包括壳体（11）、信号线束（12），以及一对伸缩方向与管道（3）轴向一致的压电陶瓷，所述压电陶瓷包括激励传感器（14）、接收传感器（13），激励传感器（14）和接收传感器（13）嵌入壳体（11）底面，并分别连接信号线束（12），阵元模块（1）周向均匀布置在管道（3）外壁上，并由紧固组件（2）串连拼接。

2.如权利要求1所述的一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测装置，其特征在于一组所述阵元模块（1）中包括设有紧固棘轮转轮（151）的零号模块（15），紧固组件（2）一端与零号模块（15）连接，包覆阵元模块（1）后，另一端与紧固棘轮转轮（151）配合设置，通过旋转紧固棘轮转轮（151）涨紧紧固组件（2）。

3.如权利要求2所述的一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测装置，其特征在于所述紧固组件（2）包括柔性有机材料织物（22）和柔性齿条（21），通过柔性有机材料织物（22）围绕并包裹阵元模块（1），柔性齿条（21）与紧固棘轮转轮（151）配合设置，通过旋转紧固棘轮转轮（151）涨紧紧固组件（2）。

4.如权利要求1所述的一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测装置，其特征在于所述阵元模块（1）上部设有安装吊耳，用于穿插紧固组件（2）。

5.如权利要求1所述的一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测装置，其特征在于所述信号线束（12）包括激励信号线束和接收信号线束，通过有屏蔽层的线缆引出，分别与信号传感与信号处理系统连接。

6.如权利要求1所述的一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测装置，其特征在于所述阵元模块（1）与管道（3）外壁之间涂敷超声波耦合剂，激励传感器（14）与接收传感器（13）通过超声波耦合剂与管道（3）外壁接触。

7.一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测方法，其特征在于采用一组周向均匀布置在管道（3）外壁上的阵元模块（1），所述阵元模块（1）包括一对伸缩方向与管道（3）轴向一致的压电陶瓷，分别为激励传感器（14）、接收传感器（13），检测方法包括如下步骤：

S1，根据计算待检测管道（3）的导波频散特性，选取导波激发参数；

S2，一次信号激发，信号传感与信号处理系统对一组阵元模块（1）进行第一次信号输入，由激励传感器（14）激发的超声导波，沿管道（3）扫查；

S3，一次信号采集，接收传感器（13）采集由一次信号激发产生的超声导波回波，并将数据传入信号传感与信号处理系统；

S4，一次信号时反处理，信号传感与信号处理系统对获取的一次反射信号采用变分模态分解的方法进行滤波，并对滤波后的信号进行时间反转处理；

S5，二次信号激发，将一次信号时反处理后的信号，重新加载在该组阵元模块（1）上，进行导波聚焦；

S6，二次信号采集，接收传感器（13）采集由二次信号激发产生的超声导波回波，并将数据传入信号传感与信号处理系统。

8.如权利要求7所述的一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测方法，其特征在于所述步骤S1的具体内容，根据待测管道（3）的几何尺寸，材料力学参数，计算导波L模态的频散曲线，选取导波激发参数。

9.如权利要求7所述的一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测方法，其特征在于所述步骤S2中信号传感与信号处理系统控制多通道信号发生器所有通道产生一定频率的一致信号，经过多通道功率放大器进行放大后施加到激励传感器（14）上，激励出第一次L模态非聚焦的超声导波，激励出的超声导波沿着管道轴向传播；所述步骤S4中，信号传感与信号处理系统对信号施加时间反转窗，将滤波后的信号截取等同于一次激励信号时长的缺陷波包，对其施加时间反转窗，并对每一通道信号幅值归一化。

10.如权利要求9所述的一种模块化阵元压电陶瓷超声导波检测方法，其特征在于所述步骤S5的导播聚焦，是将时间反转处理后的信号加载至一次信号采集的对应通道，得益波导介质的互易性，时延信号在每个通道分别激发，导波能量在缺陷处聚焦。