本發(fā)明屬于超聲波探傷領(lǐng)域，特別涉及一種皮帶超聲檢測輪式探頭組。

背景技術(shù)：

帶式輸送機(jī)是廠礦生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈，其鋼絲繩芯橡膠輸送帶(皮帶)一旦發(fā)生縱向撕裂，將會(huì)帶來極大的直接和間接損失；尤其是高速度、長距離、大傾角的鋼絲繩芯輸送帶，其損失更大。輸送帶縱向撕裂事故時(shí)有發(fā)生，價(jià)值數(shù)百萬元甚至更多的輸送帶，一旦發(fā)生縱向撕裂事故，在很短時(shí)間內(nèi)可能全部毀壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。即使能夠修補(bǔ)，也需要相當(dāng)?shù)娜肆蜁r(shí)間，對(duì)正常生產(chǎn)產(chǎn)生極大的影響。近幾年中國皮帶輸送機(jī)的使用量越來越大，其應(yīng)用的范圍越來越廣，發(fā)生縱向撕裂的事故也越來越頻繁。研制一種可靠實(shí)用的輸送帶縱向撕裂監(jiān)控裝置變的十分必要和緊迫，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶縱向撕裂故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)停機(jī)，將損失降低到最小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種皮帶超聲檢測輪式探頭組，超聲波在皮帶內(nèi)部傳播過程中遇到裂縫時(shí)由于超聲波的繞射、衍射等因素會(huì)導(dǎo)致接收端波形異常，通過對(duì)異常波形的標(biāo)定和識(shí)別完成缺陷檢測。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種皮帶超聲檢測輪式探頭組，包括超聲發(fā)射探頭輪、超聲接收探頭輪，超聲發(fā)射探頭輪包括支撐架、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)動(dòng)輪、帶密封墊圈軸承、超聲發(fā)射傳感器，轉(zhuǎn)動(dòng)輪為透聲材料制成的空心輪殼，轉(zhuǎn)動(dòng)輪通過帶密封墊圈軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上位于轉(zhuǎn)動(dòng)輪的空腔的部份設(shè)有固定座，用于固定超聲發(fā)射傳感器，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩端固定支撐架上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一端設(shè)有從外通向轉(zhuǎn)動(dòng)輪的空腔的耦合劑通孔，用于耦合劑進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)輪的空腔內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的 另一端設(shè)有從外通向超聲發(fā)射傳感器的導(dǎo)線孔，供導(dǎo)線進(jìn)入與超聲發(fā)射傳感器鏈接，超聲接收探頭輪結(jié)構(gòu)除超聲接收傳感器替代超聲發(fā)射傳感器之外，其它結(jié)構(gòu)與超聲發(fā)射探頭輪完全相同，超聲接收傳感器與超聲發(fā)射傳感器的朝向相對(duì)傾斜。

進(jìn)一步，所述的超聲發(fā)射探頭輪、超聲接收探頭輪分別固定在機(jī)架上，并有機(jī)架提供彈性支撐。

進(jìn)一步，所述的輪式探頭組包括至少兩組超聲發(fā)射探頭輪、超聲接收探頭，超聲發(fā)射探頭輪、超聲接收探頭輪分別布置在鋼絲繩芯橡膠輸送帶的下表面，每個(gè)超聲發(fā)射探頭輪、超聲接收探頭輪向上正壓在鋼絲繩芯橡膠輸送帶的下表面。

進(jìn)一步，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輪為聚氨酯透聲材料制成的空心輪殼。

本發(fā)明提供了的輪式探頭組的超聲發(fā)射探頭輪、超聲接收探頭輪組成一組收/發(fā)結(jié)構(gòu)組合，每一個(gè)探頭輪均采用輪式結(jié)構(gòu)，外殼為透聲材料制成，外殼內(nèi)部空腔用于安放超聲接收傳感器或超聲發(fā)射傳感器，超聲接收傳感器或超聲發(fā)射傳感器與外殼之間填充耦合劑。外殼與皮帶下表面緊密接觸，可以在皮帶的驅(qū)動(dòng)下自由轉(zhuǎn)動(dòng)。通過對(duì)每組超聲接收傳感器發(fā)射和超聲發(fā)射傳感器采集的超聲波信號(hào)的分析判定缺陷是否存在，同時(shí)完成報(bào)警停車等操作。由于超聲波在皮帶內(nèi)部傳播過程中遇到裂縫時(shí)由于超聲波的繞射、衍射等因素會(huì)導(dǎo)致接收端波形異常，通過對(duì)異常波形的標(biāo)定和識(shí)別完成缺陷檢測。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明的檢測原理示意圖；

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明的輪式探頭組安裝位置示意圖；

圖4是本發(fā)明的超聲發(fā)射探頭輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的超聲接收探頭輪結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本發(fā)明采用超聲波脈沖反射法檢測，其檢測原理如圖1所示，第一個(gè)探頭(超聲換能器，圖未視示出)放置在探測面10上，探頭發(fā)出入射波11(電脈沖激勵(lì)的超聲脈沖)通過耦合進(jìn)入被檢測工件1，如工件1中無缺陷，它可一直傳播到工件1的底面12，按照反射原理，超聲脈沖被底面12反射而返回第二個(gè)探頭。第二個(gè)探頭又將返回的聲脈沖變?yōu)殡娒}沖，由儀器顯示出來；如果工件1中有缺陷，如撕裂溝槽13，超聲脈沖信號(hào)較之無缺陷信號(hào)會(huì)在波形和幅值等方面發(fā)生變化，通過這些變化可以判斷缺陷的有無及大概位置。

根據(jù)此原理，本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種皮帶超聲檢測裝置2，如圖2所示，主要包括輪式探頭組3、多通道超聲發(fā)射接收儀4、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理器5、LCD顯示及參數(shù)控制器6以及機(jī)械控制和聲光報(bào)警7構(gòu)成。其中，輪式探頭組3用于探測鋼絲繩芯橡膠輸送帶8中有無縱向撕裂；多通道超聲發(fā)射接收儀4用于產(chǎn)生超聲探頭激勵(lì)和接收探頭探傷信號(hào)；FPGA數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理器5用于對(duì)超聲檢測信號(hào)的采集、探傷信號(hào)的定性定量分析處理，定性分析即判斷被檢測工件中是否存在缺陷，可根據(jù)超聲探頭接收信號(hào)中是否存在缺陷波或底波信號(hào)的幅值來判斷；定量分析即判斷被檢測工件中缺陷的大小，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)人工缺陷中缺陷波幅值與被檢測到的未知缺陷波形幅值的比值來判定缺陷的大小；LCD顯示及參數(shù)控制器6用于系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置、修改和保存，所以LCD顯示及參數(shù)控制器6可以使用通用的計(jì)算機(jī)作為終端；機(jī)械控制和聲光報(bào)警5主要用于檢測設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常以及檢測出缺陷時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警以方便工作人員及時(shí)排除故障以降低損失，如有尖銳物體劃傷輸送帶，如不及時(shí)排除將會(huì)隨輸送帶的傳動(dòng)使劃傷面積越來越大，其中多通道超聲發(fā)射接收儀4、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理器5、LCD顯示及參數(shù)控制器6以及機(jī)械控制和聲光報(bào)警7均為采用現(xiàn) 有技術(shù)設(shè)備。

如圖2、圖3、圖4、圖5所示，輪式探頭組3包括超聲發(fā)射探頭輪31、超聲接收探頭輪32，超聲發(fā)射探頭輪31包括支撐架311、轉(zhuǎn)動(dòng)軸312、轉(zhuǎn)動(dòng)輪313、帶密封墊圈軸承314、超聲發(fā)射傳感器315，轉(zhuǎn)動(dòng)輪313為聚氨酯為材料的空心輪殼，轉(zhuǎn)動(dòng)輪313通過帶密封墊圈軸承314轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸312上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸312上位于轉(zhuǎn)動(dòng)輪313的空腔3131的部份設(shè)有固定座316，用于固定超聲發(fā)射傳感器315，轉(zhuǎn)動(dòng)軸312的兩端3121、3122固定支撐架311上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸312的一端3121設(shè)有從外通向轉(zhuǎn)動(dòng)輪313的空腔3131的耦合劑通孔3123，用于耦合劑進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)輪313的空腔3131內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸312的另一端3122設(shè)有從外通向超聲發(fā)射傳感器315的導(dǎo)線孔3124，供導(dǎo)線3125進(jìn)入與超聲發(fā)射傳感器315鏈接，超聲接收探頭輪32結(jié)構(gòu)除超聲接收傳感器325替代超聲發(fā)射傳感器315之外，其它結(jié)構(gòu)與超聲發(fā)射探頭輪31完全相同，超聲接收傳感器325與超聲發(fā)射傳感器315的朝向相對(duì)傾斜，超聲接收傳感器325與超聲發(fā)射傳感器315分別與多通道超聲發(fā)射接收儀4的收發(fā)信號(hào)端口連接。

如圖3、圖4所示，超聲發(fā)射探頭輪31、超聲接收探頭輪32分別固定在機(jī)架33、34上，因此在工作狀態(tài)時(shí)空心輪殼轉(zhuǎn)動(dòng)，空腔內(nèi)的超聲發(fā)射傳感器、超聲接收傳感器位置固定不動(dòng)，并有機(jī)架33、34提供彈性支撐，以保證超聲發(fā)射探頭輪31、超聲接收探頭輪32可以緊密的和探測鋼絲繩芯橡膠輸送帶8(皮帶)下表面81貼合。

如圖5所示，四組超聲發(fā)射探頭輪31、超聲接收探頭輪32分別布置在鋼絲繩芯橡膠輸送帶8的下表面，A、B、C、D處分別布置是超聲發(fā)射探頭輪31，a、b、c和d處分別布置是超聲發(fā)射探頭輪32。A和a、B和b、C和c、D和d的超聲發(fā)射探頭輪31、超聲接收探頭輪32構(gòu)成一組輪式探頭組3，共四組。每個(gè)超聲發(fā)射探頭輪31、超聲接收探頭輪32向上正壓在鋼絲繩芯橡膠輸送帶8的下表面81，在鋼絲繩芯橡膠輸送帶8的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)超聲發(fā)射 探頭輪31、超聲接收探頭輪32的轉(zhuǎn)動(dòng)軸嚴(yán)格垂直于鋼絲繩芯橡膠輸送帶8帶運(yùn)行方向，同組中的發(fā)射傳感器和接收傳感器的輪軸線位于同一鋼絲繩芯橡膠輸送帶8的橫斷面82上。

如圖2所示，在檢測過程中，多通道超聲發(fā)射接收儀4采用日本JPR-10CN探傷儀發(fā)射激勵(lì)脈沖，進(jìn)而觸發(fā)超聲發(fā)射傳感器315對(duì)鋼絲繩芯橡膠輸送帶8進(jìn)行檢測，檢測返回的超聲信號(hào)經(jīng)除超聲接收傳感器325接收后傳送到JPR-10CN探傷儀，F(xiàn)PGA(現(xiàn)場可編程門陣列)數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理器5從JPR-10CN探傷儀獲取檢測結(jié)果信號(hào)并進(jìn)行閾值處理后傳輸?shù)絃CD顯示及參數(shù)控制器6，LCD顯示及參數(shù)控制器6采用通用計(jì)算機(jī)端進(jìn)行顯示。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，該本發(fā)明一種皮帶超聲檢測裝置2的系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼絲繩芯橡膠輸送帶8的定性、定量無損檢測。

本發(fā)明可檢測各種寬度的鋼筋橡膠皮帶及尼龍筋橡膠皮帶，可以識(shí)別最小的縱撕裂紋深度為10mm，最小寬度為1mm。