專利名稱：曲面鋼板殘余應力超聲檢測收發(fā)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明設計了一種適用于曲面鋼板殘余應力檢測的超聲收發(fā)裝置。該裝置可以激發(fā)出臨界折射縱波，實現(xiàn)曲面鋼板近表面殘余應力的檢測。
背景技術：
目前應用超聲波來進行的殘余應力檢測大多針對平板，而管道在日常生活中隨處可見。當管道的內(nèi)表面或外表面存在的殘余應力過大時，可能會引起嚴重的事故。因此管道的應力檢測已受到越來越多的重視?，F(xiàn)階段可以對管道外表面實現(xiàn)應力分析的有磁記憶設備以及X射線應力分析儀。磁記憶設備僅可定性分析應力集中，無法測定應力值。X射線應力分析儀難以實現(xiàn)現(xiàn)場測量，且對人體有一定危害。而針對管道內(nèi)表面的殘余應力檢測開展的研究并不多。臨界折射縱波對應力敏感，在應用臨界折射縱波進行應力檢測時，由于管道曲率的影響，導致晶片激發(fā)的聲束很難經(jīng)波形轉換激發(fā)出所需波形。曲面超聲檢測的難點就在于傳感器的放置以及入射角度的選擇。如何設計合適的超聲收發(fā)裝置，以及合理安排超聲入射角度是很多科研單位所關心問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設計了一種曲面鋼板殘余應力超聲測量收發(fā)裝置。該裝置在曲面中可以快速安放，并可保證測量結果的可靠性。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的超聲縱波以一定角度入射，可在曲面鋼板表面激發(fā)出臨界折射縱波，將超聲換能器安置在有機玻璃楔塊上，并根據(jù)被測管道的外徑或內(nèi)徑對有機玻璃的底面進行機械加工，實現(xiàn)超聲換能器與有機玻璃的良好耦合。同時兩個有機玻璃楔塊間的磁座可以有效保證楔塊與管道耦合的可靠性。
四

圖1管道外表面應力檢測裝置圖2管道內(nèi)表面應力檢測裝置附圖標記說明如下1、有機玻璃楔塊(適用于管道外徑檢測)2、超聲換能器3、固定板4、磁座(適用于管道外徑檢測)5、有機玻璃楔塊(適用于管道內(nèi)徑檢測)6、超聲換能器(適用于管道內(nèi)徑檢測)7、固定板(適用于管道內(nèi)徑檢測)8、磁座(適用于管道內(nèi)徑檢測)
五具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明圖1為管道外表面殘余應力超聲檢測收發(fā)裝置，包括有機玻璃楔塊1，超聲換能器2,固定板3,磁座4。
對于管道外表面應力檢測時，須將有機玻璃楔塊I底面進行機械加工,加工后的曲率和管道外徑的曲率一致。在兩楔塊之間加裝改裝的磁性表座，磁座經(jīng)改裝之后可提供較大的磁力來實現(xiàn)楔塊I與管道外徑的耦合。測量時，調整檢測裝置位置，使兩傳感器對應點連線與管道母線平行。圖2為管道內(nèi)表面殘余應力檢測裝置。管道內(nèi)表面殘余應力檢測較外表面復雜，尤其是當管道內(nèi)徑曲率較大時，臨界折射縱波在管道內(nèi)壁的激發(fā)很困難。因為普通的35mmx30mmx35mm型磁座的外殼較大,必須對磁座進行機械加工,對固定楔塊5和磁座8的固定板7進行特殊的處理，在實現(xiàn)有機玻璃楔塊5的底部與管道內(nèi)徑耦合的同時，嚴格保證固定板7和楔塊5的外壁不會與管道內(nèi)徑發(fā)生干涉，確保測量的結果可靠。板類構件殘余應力檢測時，法線方向為垂直板面方向，整個晶片發(fā)射的聲束入射角度一致。在以理論入射角加工楔塊時，便可折射出臨界折射縱波。但管道的法線為垂直管道表面指向圓心，晶片激發(fā)的聲束在射向楔塊與管道的結合面時，聲束不同位置入射角 是不同的。在設計管道表面應力檢測用的楔塊時，因為臨界折射縱波的激發(fā)角度范圍較小，一般需對理論入射角度Θ cr進行修正，所以這一過程須通過三維軟件反復測試，盡量保證超聲換能器最邊緣激發(fā)的聲束的入射角在θ ±2°之間，只有這樣才可以激發(fā)出曲面臨界折射縱波。
權利要求
1.曲面鋼板殘余應力超聲測量裝置，其特征在于它包括管道外表面殘余應力檢測裝置，管道內(nèi)表面殘余應力檢測裝置，為在管道中激發(fā)出臨界折射縱波，超聲入射角度的校正。
2.根據(jù)權利要求1所述的管道外表面殘余應力檢測裝置，為實現(xiàn)楔塊與管道外徑的良好耦合，楔塊底面設 計為凹面，在兩楔塊中間加裝磁座，磁座底面也須按照管道外徑加工成凹面。
3.根據(jù)權利要求1所述的管道內(nèi)表面殘余應力檢測裝置，為實現(xiàn)楔塊與管道外徑的良好耦合，楔塊底部設計為凸面，傳感器裝置設計成磁吸式，內(nèi)壁檢測傳感器裝置及固定板須經(jīng)特殊加工，防止傳感器收發(fā)裝置與管道內(nèi)壁發(fā)生干涉。
4.根據(jù)權利要求1所述的超聲入射角的選擇，因為曲率的影響，超聲聲束不同位置處的入射角度不一致，須經(jīng)三維軟件仿真后進行校正，使得激發(fā)出的臨界折射縱波波形最強。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種曲面鋼板殘余應力超聲測量裝置。包括有機玻璃楔塊、超聲換能器、磁座。傳感器裝置為一發(fā)一收結構，兩裝置均采用磁座來保證傳感器與被測試件緊密接觸及耦合。由于曲率的影響，聲束各點的入射角度不一致，發(fā)明在設計過程中對有機玻璃的曲率及超聲波入射角度的問題進行了說明。該發(fā)明提出的設計思路新穎，發(fā)明裝置的結構很好的解決了管道應力檢測的難題，有廣泛的應用前景。
文檔編號G01N29/04GK103018325SQ201110283060
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權日2011年9月22日
發(fā)明者徐春廣, 楊向臣, 潘勤學, 肖定國, 徐浪, 李驍, 宋文濤, 郭軍 申請人:北京理工大學