[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

说明书

本发明提供一种聚乙烯燃气管道超声纵向导波激励装置及检测方法，涉及无损检测技术领域，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；针对目前超声导波检测装置激发的导波模态固定导致检测效率低的问题，利用液体耦合的压电斜探头在聚乙烯管道中激励纵向导波，能够调节探头倾斜方向以改变探头斜入射角度，同时能够调节探头与管道间距，实现多种导波模式的调整以提高检测效率，保障管道安全运行。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种聚乙烯燃气管道超声纵向导波激励装置及检测方法。

背景技术

为目前在天然气的输送中，聚乙烯燃气管道以质量轻、耐磨损、抗冲击等优异的性能已逐步取代传统钢管，但聚乙烯管道的无损检测仍存在较大挑战，超声导波是一种由纵波和横波等体波在波导结构中经谐振叠加而形成的弹性波，具有覆盖面广、衰减小、效率高等优点，在无损检测领域得到了广泛应用，可以对在役聚乙烯燃气管道进行快捷且经济的损伤检测。

管道中轴向传播的导波模态包括纵向导波、扭转导波和弯曲导波，且在任一频率下至少存在两种或两种以上的导波模态，这就是超声导波固有的多模态特性，为管道中导波检测信号的分析处理带来了较大困难。目前多通过选择性激励技术，通过激励单一模态以降低导波检测信号的复杂度，常用的特定导波模态激励方法有电磁换能器、梳状换能器和压电楔形换能器。

但上述激励方法均存在不足，电磁换能器通过控制洛伦兹力的方向和间距，可以选择性激励单一的导波模态，但并不适用于非导电材料(如上述的聚乙烯管道)；梳状换能器由多个压电阵元等间距排列组成的，中国发明专利(申请号202011382879.2)公开了“一种模块化压电陶瓷超声导波检测装置及检测方法”，但若在管道中选择性激励多种单一的导波模态，该技术需不断调整压电阵元的结构参数(如阵元数量、间距和尺寸)或采用复杂的信号时延技术，这极大降低了其在聚乙烯燃气管道导波检测中的灵活性和适用性；压电楔形换能器是基于斯涅尔定律，利用斜楔块使超声体波以一定角度入射到结构中，从而实现导波激发模态的控制，但是，现有技术中的换能器探头的斜入射角度无法任意调整，激发的导波模态固定且单一，检测往往需要制作多种角度来满足实际需要，会导致导波检测效率低，检测精度差等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种聚乙烯燃气管道超声纵向导波激励装置及检测方法，利用液体耦合的压电斜探头在聚乙烯管道中激励纵向导波，能够调节探头倾斜方向以改变探头斜入射角度，同时能够调节探头与管道间距，实现多种纵向导波模式的调整以提高检测效率，保障管道安全运行。

本发明的第一目的是提供一种聚乙烯燃气管道超声纵向导波激励装置，采用以下方案：

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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述腔体内贴附有吸声层，吸声层避让腔体底面布置。

进一步地，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。

进一步地，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。