[发明专利]测量实体截面图的超声系统

说明书

本发明是与实体的探伤有关的，例如发电机的卡环这样的物体探伤，特别是它可以沿着一个给定轴线间接测定一个物体的截面图。

在工业生产中，对机器中由于磨损或其它原因而容易产生故障的部分，需要做经常的检查。例如，安装在发电机轴端部使绕组固定就位的发电机轴卡环，必须对它做定期的检查，以确定在那里是否产生裂缝。因为大型发电机的使用寿命也取决于卡环的状况，所以对卡环的检查越来越重要。一般说来，裂缝都在与发电机绕组相接触的卡环表面上产生，这些裂缝通常还起源于卡环内径出现变化的地方。如果裂缝发展到一临界尺寸，环将破裂，并有可能扩大致使发电机及其周围设备损坏。

为了防止这类事件的发生，许多电力公司对发电机的卡环进行周期性的检查。最常用的检查方法是用超声波检测，即用高频超声信号从环的外周向环的内周径向发射。通过对超声波能量传播时间的测量，以及对环的外形的精确了解，综合上述因素，就可探测到那起源于环内周的小裂缝。

这样一种方法的成功取决于对环断面的精确了解。而要精确地了解发电机上卡环的断面，在发电机安装现场并不总是可行的。将环取下来测量它的断面，从经济上讲也是不可取的，并且环的设计图纸也不一定总能得到。

本发明的主要目的是在不需要把物体（例如发电机卡环）从它的正常位置上移开的情况下，对其断面进行测定。

本发明的另一个目的是用一种快速而简便的方法测定物体的断面信息。这种方法是使用一个超声波传感器在所要测定断面的物体的一个面上移动。

按照本发明，上述的或其它的目的可通过一个系统来实现，该系统可对具有两个相对表面的物体的横断面图进行测定。这套系统包括：具有一个参考表面的超声波传感器，它用来发射和接收通过参考面的超声波能量;一个厚度测量装置，它与传感器相连，使传感器发射出穿过参考面的超声波能量，并检测穿过参考面的被传感器接收的反射超声波能量，由此可以得以参考面与面对参考面的超声波能量反射面之间的距离;一个支撑传感器的支架;一个导向装置，它决定了一个具有某固定参考点的直线轨迹，并使支架沿此轨迹运动;一个位置测定装置，它可操作地与支架相配合，以用来得到支架沿运动轨迹相对于参考点的位置;一个用来把导向装置固定在物体上的装置，它可以使直线运动轨迹沿着物体两相对平面之一的一个方向延伸;一个信号处理装置，它与位置测量装置及厚度测量装置耦合连接，当参考面与物体两相对平面之一接触时，相应于支架与参考点之间的相对位置，可产生两相对表面之间的距离指示。

当采用上述系统测定具有两相对表面的物体的断面时，按照下述方法可进一步实现此发明的目的。该方法包括：将这些装置与物体连接固定好，以使直线运动轨迹可沿平行于物体两相对平面之一的一个方向延伸;操作厚度测量装置和位置测定装置，沿着运动轨迹移动支架并保持参考面与两相对表面之一相接触;同时操作信号处理装置，以测出沿运动轨迹方向上的两相对面之间的距离。

图1所示为此发明的一个较佳实施例中的厚度监测传感器组件的透视图;

图2所示为此发明的测量系统侧剖面图，包括图1中的传感器组件;

图3所示为此发明的测量系统电路组成部分框图。

图1所示的组件主要是由一个通过轴承（6）可滑动地安装在导管（4）上的支架（2）组成的。

支架（2）主要是由两个装在相应的轴承（6）上，并各自与相应的定位架（10）相连的臂（8）组成的。固定在两个定位架（10）之间的是一个磁性靶（12），它的功能将在本文后面详细描述。

臂（8）的活动端带有一个传感器夹持器（14）。夹持器（14）与臂（8）是这样安装的，即它的枢轴与管（4）的轴线平行，并且在沿枢轴的方向上被固定在与两个臂（8）相关的位置上。夹持器（14）以这种方式支持着一个超声波传感器（16），传感器（16）相对于夹持器（14）可围绕一轴线（18）转动，且轴线（18）与夹持器（14）的枢轴延伸成一直角。

传感器（16）有一个参考面（20），它用于保持传感器与其断面要被测量的物体的一个面相接触。

在管（4）内安装了能传播电磁能量的电磁波导管（22）。磁性靶（12）的作用是把至少一部分的电磁能量反射回波导管（22）的输入端，这样，根据所测得的该电磁辐射沿波导管（22）的传播时间就可得到支架（2）在管（4）上的位置指示。

图2表示了本发明的测量装置，包括支架组件（2），连同一个物体（24），该物体具有两个可决定其被测断面的相对表面（26）和（28）。