一種鋯管棒電磁超聲檢測探頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種鋯管棒電磁超聲檢測探頭，殼體、磁環、線圈、線圈骨架、底蓋、探頭線、鐵鈷釩薄片、收緊套、鋯管棒，其特征在于：磁環放置在殼體內，線圈套在線圈骨架上，再將套有線圈的線圈骨架插入磁環內，探頭線的一端連接在線圈骨架的上，分別與線圈引出的端頭線相連，探頭線的另一端從殼體引出，鐵鈷釩薄片制成圓筒形并套上收緊套插入線圈骨架的中心筒內，鋯管棒插入鐵鈷釩薄片的圓筒內，外殼的一端用底蓋蓋住密封，并引出鐵鈷釩薄片和鋯管棒。利用本實用新型的電磁超聲探頭進行檢測，靈敏度高，拆裝方便，無需移動，輕巧便攜，擁有頻率可調性和模態選擇性，成本低廉，可以解決各種類型和方向的缺陷檢測問題。
【專利說明】
一種鋯管棒電磁超聲檢測探頭
技術領域
[0001]本實用新型涉及電磁超聲檢測技術領域，更具體涉及一種鋯管棒電磁超聲檢測探頭。
【背景技術】
[0002]目前常見的鋯管棒無損檢測使用穿過式渦流檢測技術，即鋯管需穿過渦流探頭線圈，或者渦流探頭線圈中心與鋯管對中并沿鋯管平行移動，可有效地檢測出管材中的孔、點狀缺陷和橫向缺陷。在檢測過程中要求探頭必須具有檢測靈敏度高、抗干擾性能優、周向檢測靈敏度差小和檢測重復性好的特點，而且要對管材幾何尺寸變化和抖動干擾噪聲信號有良好的抑制作用。
[0003]—般使用的渦流檢測儀，采用高度集成的儀表化設計，帶有溫度自動補償功能，可保證檢測儀穩定可靠工作，并通過計算機實現遠程控制。配套設備主要包括主機、輸送輥道、上下料架、標記及分選機構、操作控制臺、探頭架、氣路系統及動力裝置。
[0004]為了便于管材在檢測過程中與探頭線圈軸線對中，在探頭線圈的兩側均配有導向套，而導向套內徑尺寸對設備的同心度影響極大。如果間隙過大，則周向靈敏度差異大，易產生誤報漏檢；間隙過小，則管材通過不暢，易擦傷管表面。此外，還要電源和儀器之間接入高精度的電源凈化器，在檢測探頭中采用金屬屏蔽技術，并將所有儀器及探頭外殼、探頭架采取良好接地等措施，以保證檢測不受電網及空間電磁的干擾。
[0005]但是渦流檢測儀在檢測過程中要求探頭與被檢鋯管相互運動，并且渦流檢測技術具有對管材中縱向裂紋缺陷檢出率低的缺點，而需超聲檢測技術來彌補。
【發明內容】
[0006]為了克服現有的穿過式渦流檢測技術的局限性，本實用新型的目的提供一種鋯管棒電磁超聲檢測探頭，本實用新型可以克服渦流檢測技術具有對管材中縱向裂紋缺陷檢出率低的缺點，同時只需與鋯管端面相結合，而無需沿著鋯管平行移動并且造價低廉且輕巧便攜。本實用新型主要是利用磁致伸縮機理，在鐵鈷釩薄片上感應產生超聲波，通過耦合進入鋯管棒中，可以有效地檢測出管棒中的孔、點狀缺陷、橫向缺陷和縱向缺陷。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0008]—種鋯管棒電磁超聲檢測探頭，包括殼體、磁環、線圈、線圈骨架、底蓋、探頭線、鐵鈷釩薄片、收緊套、鋯管棒，其特征在于:磁環放置在殼體內，線圈套在線圈骨架上，再將套有線圈的線圈骨架插入磁環內，探頭線的一端連接在線圈骨架的上，分別與線圈引出的端頭線相連，探頭線的另一端從殼體引出，鐵鈷釩薄片制成圓筒形并套上收緊套插入線圈骨架的中心筒內，鋯管棒插入鐵鈷釩薄片的圓筒內，外殼的一端用底蓋蓋住密封，并引出鐵鈷釩薄片和鋯管棒。
[0009]所述的線圈由接收線圈和發射線圈組成，接收線圈和發射線圈交替著套在線圈骨架上，接收線圈、發射線圈并引出端頭。
[0010]所述的線圈骨架、線圈、磁環和部分探頭線密封在外殼中，防水性能極佳，組裝好后輕巧易攜。
[0011]激發和接收超聲波的原件選用導磁性能良好的鐵鈷釩薄片，由卷片機現制，卷棒外徑約等于待測鋯管棒外徑，每次檢測可剪取一片，制成圓筒狀，實際檢測應用時拆裝方便；
[0012]為了使得鐵鈷釩薄片上由磁致伸縮機理產生的超聲波耦合進入鋯管棒中，使用工程塑料制成的收緊套固定和擠壓鐵鈷釩薄片，形狀為空心圓筒，外徑各處相同且等于探頭外殼內徑，內徑中間略小兩端略大，中間部分內徑略小于鋯管棒外徑，兩端部分內徑略大于鋯管棒外徑。另外橫向開數道槽口，增強收緊套的伸縮彈性。
[0013]控制和處理系統由激勵脈沖電流控制部分和超聲回波信號采集處理部分組成，計算機軟件控制超聲探傷儀輸出激勵脈沖電流的頻率，激發超聲波探頭在鐵鈷釩薄片上產生超聲波并接收。超聲回波信號采集部分采集超聲波探頭的信號傳輸給前置放大器和超聲探傷儀，最后通過網絡傳輸給上位計算機顯示并記錄。
[0014]卷好的圓筒狀鐵鈷釩薄片套在鋯管棒上端，套上收緊套固定，再插入線圈骨架內進行檢測，將探頭線接入前置放大器，再將前置放大器接入超聲探傷儀模塊，最后用網線連接計算機實現軟件控制。檢測時，探頭可沿收緊套輕微移動觀察波形尋找最佳位置，再由計算機軟件調節頻率觀察波形尋找最佳模態。
[0015]使用本實用新型的探頭檢測靈敏度高，具有拆裝方便、無需移動、輕巧便攜的特點，成本低廉，同時擁有頻率可調性和模態選擇性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的電磁超聲檢測探頭拆解圖。
[0017]圖2為本實用新型的電磁超聲檢測探頭組裝圖。
[0018]圖3為本實用新型檢測穿孔鋯管(空心)的實驗波形圖。
[0019]圖4為本實用新型檢測無傷核燃料棒(半實心)的實驗波形圖。
[0020]圖中:1_外殼，2-磁環，3-接收線圈，4一發射線圈，5—線圈骨架，6-底蓋，7-探頭線，9-鐵鈷釩薄片，8-收緊套，10-鋯管棒。
【具體實施方式】
[0021]結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0022]如圖1、圖2所示，本實用新型包括殼體1、磁環2、線圈(3，4)、線圈骨架5、底蓋6、探頭線7、鐵鈷釩薄片9、收緊套8、鋯管棒10，其特征在于:磁環2放置在殼體I內，線圈(3，4)套在線圈骨架5上，再將套有線圈的線圈骨架5插入磁環2內，探頭線7的一端連接在線圈骨架5的上，分別與線圈(3，4)引出的端頭線相連，探頭線7的另一端從殼體I引出，鐵鈷釩薄片9制成圓筒形并套上收緊套8插入線圈骨架5的中心筒內，鋯管棒10插入鐵鈷釩薄片9的圓筒內，外殼I的一端用底蓋6蓋住密封，并引出鐵鈷釩薄片9和鋯管棒10。
[0023]所述的線圈由接收線圈3和發射線圈4組成，接收線圈3和發射線圈4交替著套在線圈骨架5上，接收線圈3、發射線圈4并引出端頭。
[0024]如圖1所示，在線圈骨架5上，順時針纏繞兩道若干匝數的0.2mm細漆包線為接收線圈3，并引出兩個端頭3a和3b，同時逆時針纏繞兩道若干匝數的0.4mm粗漆包線為發射線圈4，并引出兩個端頭4a和4b;將探頭線7伸入外殼，端頭3a和3b通過焊接由探頭線7接入前置放大器的接收端，端頭4a和4b通過焊接由探頭線7接入前置放大器的發射端。將線圈骨架5完全套入外殼I內部并固定，往外殼I內部填入磁環2并上膠，最后蓋上底蓋6并用膠封死，部分的組裝；
[0025]剪取一截鐵鈷釩薄片，套在卷棒上用卷片機將其卷成圓筒形狀9，套在鋯管棒10上，用收緊套8壓緊，再插入線圈骨架5的中心筒內。如圖2所示，探頭線7接入前置放大器，再接入超聲探傷儀器和計算機。
[0026]打開超聲探傷軟件，微調探頭位置，再調節頻率選擇合適模態，確定后調節增益和檢測范圍，根據波形分析得出鋯管棒的檢測判定結果。
[0027]圖3為本實用新型的電磁超聲探頭檢測空心穿孔鋯管的實驗波形圖，鋯管總長1.2m，在0.9m處有穿孔缺陷。圖中檢測范圍1800mm，通過調節聲速在1/2處(900mm)和17/20處(1530mm)顯示出了缺陷的一次和二次回波，在7/10的檢測范圍處(12600mm)顯示出了底端回波，增益10dB，穿孔缺陷波形強度超過30%，靈敏度足夠，達到檢測效果。
[0028]圖4為本實用新型的電磁超聲探頭檢測無傷核燃料棒(半實心)的實驗波形圖。核燃料棒總長0.6m，前端0.2m為空心部分裝有彈簧，后端0.4m為實心填充端。圖中檢測范圍1500m，通過調節聲速在3/10處(500mm)顯示出了底端回波，在1/5處(300mm)顯示出了填充端回波，增益8dB，底端回波強度超過30%，靈敏度足夠，達到檢測效果。
[0029]所述的線圈骨架、線圈、磁環和部分探頭線密封在外殼中，防水性能極佳，組裝好后輕巧易攜。
[0030]導磁性能良好的鐵鈷釩薄片為利用磁致伸縮效應產生超聲的原件，每次檢測可剪取一片，利用卷片機機完成收卷，制成和鋯管棒外徑相近的圓筒狀。收緊套為工程塑料制成的空心圓筒，內徑中間略小兩端略大，中間部分內徑略小于鋯管棒外徑，兩端部分內徑略大于鋯管棒外徑，另外橫向開數道槽口，增強收緊套的伸縮彈性。
[0031]防水性，密封的探頭可確保能應用于水中，檢測浸入水中的鋯管棒；
[0032]方便拆裝性，鐵鈷釩薄片通過卷片機現制成圓筒形，利用收緊套固定，套上鋯管棒壓緊，拆裝十分方便。
[0033]磁致伸縮性，超聲波在鐵鈷釩薄片中產生和接收，通過耦合在鋯管棒中傳播和反射；
[0034]頻率可調性，由于超聲波由磁致伸縮效應產生，因此超聲波頻率可通過計算機軟件控制脈沖電流頻率進行調節；
[0035]模態可選性，由于超聲波頻率可調，因此模態可選，能夠檢測各種類型缺陷。
[0036]激發和接收超聲波的原件選用導磁性能良好的鐵鈷釩薄片，由卷片機現制，卷棒外徑約等于待測鋯管棒外徑，每次檢測可剪取一片，制成圓筒狀，實際檢測應用時拆裝方便；
[0037]為了使得鐵鈷釩薄片上由磁致伸縮機理產生的超聲波耦合進入鋯管棒中，使用工程塑料制成的收緊套固定和擠壓鐵鈷釩薄片，形狀為空心圓筒，外徑各處相同且等于探頭外殼內徑，內徑中間略小兩端略大，中間部分內徑略小于鋯管棒外徑，兩端部分內徑略大于鋯管棒外徑。另外橫向開數道槽口，增強收緊套的伸縮彈性。
[0038]控制和處理系統由激勵脈沖電流控制部分和超聲回波信號采集處理部分組成，計算機軟件控制超聲探傷儀輸出激勵脈沖電流的頻率，激發超聲波探頭在鐵鈷釩薄片上產生超聲波并接收。超聲回波信號采集部分采集超聲波探頭的信號傳輸給前置放大器和超聲探傷儀，最后通過網絡傳輸給上位計算機顯示并記錄。
[0039]卷好的圓筒狀鐵鈷釩薄片套在鋯管棒上端，套上收緊套固定，再插入線圈骨架內進行檢測，將探頭線接入前置放大器，再將前置放大器接入超聲探傷儀模塊，最后用網線連接計算機實現軟件控制。檢測時，探頭可沿收緊套輕微移動觀察波形尋找最佳位置，再由計算機軟件調節頻率觀察波形尋找最佳模態。
【主權項】
1.一種鋯管棒電磁超聲檢測探頭，包括殼體、磁環、線圈、線圈骨架、底蓋、探頭線、鐵鈷釩薄片、收緊套、鋯管棒，其特征在于:磁環放置在殼體內，線圈套在線圈骨架上，再將套有線圈的線圈骨架插入磁環內，探頭線的一端連接在線圈骨架的上，分別與線圈引出的端頭線相連，探頭線的另一端從殼體引出，鐵鈷釩薄片制成圓筒形并套上收緊套插入線圈骨架的中心筒內，鋯管棒插入鐵鈷釩薄片的圓筒內，外殼的一端用底蓋蓋住密封，并引出鐵鈷釩薄片和鋯管棒。2.根據權利要求1所述的一種鋯管棒電磁超聲檢測探頭，其特征在于:所述的線圈由接收線圈和發射線圈組成，接收線圈和發射線圈交替著套在線圈骨架上，接收線圈、發射線圈并引出端頭。3.根據權利要求1所述的一種鋯管棒電磁超聲檢測探頭，其特征在于:所述收緊套為工程塑料制成的空心圓筒。
【文檔編號】G01N29/24GK205484217SQ201620154957
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月1日
【發明人】王子成, 汪智敏, 汪海峰, 劉鵬
【申請人】武漢中科創新技術股份有限公司