一種pzt元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，特別是涉及一種石油輸送管道、燃?xì)廨斔凸艿澜Y(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，屬于管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]石油輸送管道、燃?xì)廨斔凸艿谰哂羞\輸安全性高、連續(xù)性強、密封性好，費用低、占地面積小，不受氣候和外界條件影響等優(yōu)點得到迅速發(fā)展，管道在一定壓力下運行需要定期對管道進(jìn)行健康監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)管道存在輕微損傷，排除隱患并采取措施確保管道結(jié)構(gòu)安全運行具有重要意義。目前管道無損檢測技術(shù)只能對結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐點掃描，速度慢，不能進(jìn)行長距離管道健康檢測且對埋地管道檢測難度較大。超聲導(dǎo)波技術(shù)在傳播途徑上能量衰減小，傳播距離遠(yuǎn)，實現(xiàn)大范圍全方位管道檢測優(yōu)點。為此需發(fā)明一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置用于長距離管道壁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案。
[0004]本實用新型目的在于提供一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，包括波形發(fā)生器、信號放大器、計算機、數(shù)字示波器、接受信號PZT元件、激勵信號PZT元件、交流電壓連接PZT導(dǎo)線、監(jiān)測井。
[0005]PZT元件與交變電源連接，激勵信號PZT元件與信號放大器相連，波形發(fā)生器與信號放大器相連接，接收信號PZT元件與數(shù)字示波器相連，數(shù)字示波器與計算機相連。
[0006]監(jiān)測井布置在管道高程發(fā)生變化及平面彎道位置。
[0007]壓電材料PZT元件，應(yīng)用逆壓電效應(yīng)將PZT元件當(dāng)作驅(qū)動器，應(yīng)用正壓電效應(yīng)將PZT元件當(dāng)作傳感器，壓電材料PZT元件主要為激勵超聲導(dǎo)波及接受回波。
[0008]PZT元件長度方向能夠伸縮，激勵信號PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻黏貼在管道同一圓周方向上，接收信號PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻黏貼在管道同一圓周方向上。
[0009]交流電壓連接導(dǎo)線端部呈扁平薄片且具有一定弧度，弧度與被監(jiān)測圓管弧度一致，保證PZT元件與被監(jiān)測管道能夠耦合在一起。
[0010]將PZT元件固定在管道結(jié)構(gòu)表面，施加一個交變電壓使其振動，在管道結(jié)構(gòu)中激勵L(0，2)對稱模態(tài)超聲導(dǎo)波，超聲導(dǎo)波縱向傳播，當(dāng)超聲導(dǎo)波遇到管道缺陷時產(chǎn)生回波信號，被接收信號PZT片接收，接收裝置將接收信號傳入數(shù)字示波器，通過回波波峰與激勵波峰之間時間差及超聲導(dǎo)波群速度測定管道缺陷位置。
[0011]缺陷位置距離激勵段長度=(激勵波峰與回波波峰時間差)x超聲導(dǎo)波群速度/2。
[0012]本實用新型優(yōu)點在于:L(0，2)對稱模態(tài)超聲導(dǎo)波在波導(dǎo)中傳播時能量衰減較小，傳播距離遠(yuǎn)且在接收點接收到導(dǎo)波信號信息完整，通過信號分析得到管道損傷狀況；超聲導(dǎo)波監(jiān)測技術(shù)不僅可以高效、快速、經(jīng)濟(jì)地監(jiān)測出管道中存在缺陷且導(dǎo)波易于激勵和接收，對實際工程應(yīng)用具有重要意義。
【附圖說明】
[0013]圖1為一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置剖面圖。
[0015]I波形發(fā)生器2信號放大器3計算機4數(shù)字示波器5接受信號PZT元件6激勵信號PZT元件7監(jiān)測管道8交流電壓連接PZT導(dǎo)線。
【具體實施方式】
[0016]一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置:包括波形發(fā)生器、信號放大器、計算機、數(shù)字示波器、接受信號PZT元件、激勵信號PZT元件、交流電壓連接PZT導(dǎo)線、監(jiān)測井。
[0017]首先將自定義脈沖信號存入波形發(fā)生器1，設(shè)置好頻率、幅值和相位:將發(fā)生器I輸出端與信號放大器2輸入端連接.信號放大器2輸出端與管道端部用做激勵信號PZT陣列傳感器6連接，接收信號PZT片傳感器5與數(shù)字示波器4連接。試驗系統(tǒng)線路被連接好。在激勵信號PZT元件6通過交流電壓連接PZT導(dǎo)線8施加一交變電壓，信號被激勵后通過信號放大器2放大輸入到被測管道7中，由于逆壓電效應(yīng)在管道壁中產(chǎn)生應(yīng)力波沿管道壁縱向傳播，當(dāng)遇到管道缺陷時產(chǎn)生回波信號，根據(jù)壓電效應(yīng)應(yīng)力波被轉(zhuǎn)化為電信號，被數(shù)字示波器4接收，再傳至計算機3分析系統(tǒng)，通過回波波峰與激勵波峰之間時間差及超聲導(dǎo)波群速度測定管道缺陷位置。
【主權(quán)項】
1.一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，包括波形發(fā)生器、信號放大器、計算機、數(shù)字示波器、接受信號PZT元件、激勵信號PZT元件、交流電壓連接PZT導(dǎo)線、監(jiān)測井，其特征在于壓電材料PZT元件，應(yīng)用逆壓電效應(yīng)將PZT元件當(dāng)作驅(qū)動器，應(yīng)用正壓電效應(yīng)將PZT元件當(dāng)作傳感器，壓電材料PZT元件主要為激勵超聲導(dǎo)波及接受回波，PZT元件與交變電源連接，激勵信號PZT元件與信號放大器相連，波形發(fā)生器與信號放大器相連接，接收信號PZT元件與數(shù)字示波器相連，數(shù)字示波器與計算機相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，其特征在于監(jiān)測井布置在管道高程發(fā)生變化及平面彎道位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，其特征在于PZT元件長度方向能夠伸縮，激勵信號PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻黏貼在管道同一圓周方向上，接收信號PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻黏貼在管道同一圓周方向上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，其特征在于交流電壓連接導(dǎo)線端部呈扁平薄片且具有一定弧度，弧度與被監(jiān)測圓管弧度一致，保證PZT元件與被監(jiān)測管道能夠耦合在一起。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，其特征在于將PZT元件固定在管道結(jié)構(gòu)表面，施加一個交變電壓使其振動，在管道結(jié)構(gòu)中激勵L(0，2)對稱模態(tài)超聲導(dǎo)波，超聲導(dǎo)波縱向傳播，當(dāng)超聲導(dǎo)波遇到管道缺陷時產(chǎn)生回波信號，被接收信號PZT片接收，接收裝置將接收信號傳入數(shù)字示波器，通過回波波峰與激勵波峰之間時間差及超聲導(dǎo)波群速度測定管道缺陷位置。
【專利摘要】本實用新型公開一種PZT元件激勵超聲導(dǎo)波的管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測裝置，屬于管道結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，激勵和接收信號PZT元件，應(yīng)用逆壓電效應(yīng)將PZT片當(dāng)作驅(qū)動器，應(yīng)用正壓電效應(yīng)將PZT片當(dāng)作傳感器，PZT元件采用環(huán)氧樹脂均勻分布在檢測管道同一圓周方向上，用于超聲導(dǎo)波激勵超生導(dǎo)波及接受回波。將PZT元件固定在管道結(jié)構(gòu)表面，施加一個交變電壓使其振動，在管道結(jié)構(gòu)中激勵L(0，2)對稱模態(tài)超聲導(dǎo)波，超聲導(dǎo)波縱向傳播，當(dāng)遇到管道缺陷時產(chǎn)生回波信號，被接收信號PZT片接收，接收裝置將接收信號傳入數(shù)字示波器，通過回波波峰與激勵波峰之間時間差及超聲導(dǎo)波群速度測定管道缺陷位置。
【IPC分類】G01N29/07
【公開號】CN204719003
【申請?zhí)枴緾N201520482796
【發(fā)明人】趙乃至, 劉峰
【申請人】遼寧科技學(xué)院
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月7日