[发明专利]一种聚乙烯燃气管道超声纵向导波激励装置及检测方法

权利要求书

1.一种聚乙烯燃气管道超声纵向导波激励装置，其特征在于，包括探头和楔块，楔块内部设有填充耦合剂的腔体，楔块滑动配合有封堵腔体开口的滑盖，探头安装于滑块且一端探入腔体内；滑盖能够带动探头相对于楔块滑动，以改变探头与楔块所吸附管道的夹角，探头能够相对于滑盖移动，以改变探头与楔块所吸附管道的间距；

所述腔体内填充液体耦合剂，探头的输出端与所吸附管道表面之间充满液体耦合剂，且探头的输出端保持在液体耦合剂内；

所述楔块对应腔体的底面设有吸附结构，吸附结构为弹性板，吸附结构与滑盖相对布置，探头激发的纵波穿过吸附结构作用于所吸附管道；

所述腔体内贴附有吸声层，吸声层避让腔体底面布置；

所述楔块转动连接有滑杆，滑杆连接滑盖，滑盖相对于楔块的滑动路径为圆弧线，且所述圆弧线以滑杆转动能连接楔块处为圆心；

所述滑杆转动范围内设置有刻度，滑杆上设有预留缝以指示对应刻度，楔块上设有与滑杆匹配的限位滑槽，以约束滑杆和滑盖的移动范围；

所述楔块与滑盖的配合位置呈曲面，腔体开口开设于所述曲面上，滑盖与曲面保持贴合；

所述探头与滑盖螺纹配合，探头通过旋转调节与滑盖的相对位置，以改变探头与楔块所吸附管道的间距。

2.一种利用如权利要求1所述聚乙烯燃气管道超声纵向导波激励装置的检测方法，其特征在于，包括：

沿管道周向等间距布置多个楔块，将探头安装在楔块上并注入耦合剂，使探头探入耦合剂内；

调节探头与楔块所吸附管道的夹角、探头与楔块所吸附管道的间距，将探头分别接入信号源；

探头工作产生斜入射纵波，对管道激励设定模态、设定频率的纵向导波；

获取携带检测信息的导波信号并进行分析处理，获取管道损伤信息；

检测方法具体包括以下步骤：

S1，根据聚乙烯管材的杨氏模量、泊松比、密度，计算聚乙烯燃气管道的超声纵向导波相速度频散曲线；

S2，对待测聚乙烯燃气管道导波激励和接收处的管壁进行表面清理，确保无杂质干扰；

S3，选取多个超声纵向导波激励装置沿周向等间距吸附至管外壁上，通过螺纹孔将超声纵波探头旋入液体耦合剂腔体内；

S4，选取硅油作为超声液体耦合剂，从注液孔注入，调整超声纵波探头的旋入深度，保证探头与管道表面间充满液体耦合剂，随后旋紧注液孔塞；

S5，选取多个预激发的纵向导波模态点，对其进行分别标注，确定其相速度C_p和激发频率f，基于斯涅尔定律，计算超声纵波探头的倾斜入射角θ，具体公式如下

C_p＝sin^-1(C/C_p)

式中，C为硅油的纵波波速，C＝1480m/s；C_p为激发导波模态点的相速度；

S6，采用氰基丙烯酸盐黏合剂，将聚偏氟乙烯压电片沿聚乙烯燃气管道周向紧密粘合，用同轴电缆线依次将任意函数信号发生器、功率放大器、超声纵波探头，压电片、前置放大器、示波器和计算机连接起来；

S7，利用任意函数信号发生器生成经汉宁窗调制的特定周期正弦脉冲信号，通过功率放大器进行放大后驱动超声纵波探头产生斜入射纵波，经液体耦合剂沿聚乙烯燃气管道轴向激励特定模态特定频率的纵向导波；

利用任意函数信号发生器输出由汉宁窗调制的窄带脉冲信号作为激发信号，其中，脉冲信号的中心频率即为导波模态点的激发频率f；选择分段函数完成激励一个完整的信号宽度，具体如下式：

式中，n为信号周期；f为中心频率；为信号宽度；任意函数信号发出的输出信号在10V以下，输出的电信号通过功率放大器放大后提高了导波检测的灵敏度；

S8，携带大量检测信息的导波信号被压电片接收后，经前置放大器增强信号强度，提高导波检测信号的信噪比，最后由示波器和计算机进行信号分析和处理，完成对聚乙烯燃气管道的导波无损检测。

3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，基于待检测管道的参数，计算检测所需的纵向导波相速度频散曲线，依据纵向导波相速度频散曲线配置信号源，确定探头倾斜入射角及探头与管道间距。