专利名称：超声导波复合式无损检测方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无损检测技术领域，特别提供了一种能进行长距离或大面 积快速精确检测结构中缺陷的复合式超声导波无损检测方法。
背景技术：
在石油、化工等工业领域，各种管道和管线被大量应用。特别是在石 化工厂、输油输气站场内，铺设在地上和地下的各种管道，很可能由于管 内介质的腐蚀性或者是管外的腐蚀性环境，导致管壁内、外表面产生腐蚀 甚而酿成灾难性事故或造成严重的环境污染。
因此，对管线进行定期检测和有针对性的维护，是保证管道安全运行 的必要前提。但是，很多管道通常由于埋在地下，所以不能作目视检验，
也无法进行测厚；很多管道外层都含有用作防腐或保温的包覆层，若用传 统的检测方法对其进行检测，则必须开挖大量的土方甚至需要剥离管道外 的包覆层以便使管线暴露出来进行检测。这些检测方法费用很高，花费时 间也明显较多；他们并不能很好的满足实际应用的要求。
针对金属管线等待测物的缺陷检测问题，近来，国外研制开发了可以 对管道腐蚀情况进行长距离检测的超声导波检测技术。此技术只需在管道 上局部开挖并去除局部包覆层以安置检测传感器，就可以检测很长一段管 道上的缺陷。这种技术是通过用适当技术方法在管道内激励出超声导波，利用超声导波在管道中远距离传播的特性，超声导波在传播过程中遇到缺 陷形成反射回波，拾取此回波缺陷信号即可判断缺陷。
目前将超声导波用做无损检测在应用中主要有两大类技术 一类是英 国帝国理工学院研发的压电式导波检测技术，另一类是美国西南研究院研 发的磁致伸縮式导波检测技术。但是，压电陶瓷式导波检测在超声导波激 发过程中存在激发效果不理想，超声导波衰减很大，实际检测距离相对较 短的技术缺陷；而磁致伸縮式导波检测技术，对反射回波的检测灵敏度较 低，应用效果也不够理想。
人们渴望获得一种技术效果更好的超声导波无损检测技术，其应该能 实现被检结构(例如管线、铁轨、钢板)的长距离或大面积快速精确检测， 同时保障检测的高灵敏度和对检测结果进行后续处理的可能性，为技术的 进一步应用和发展提供现实的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果更佳的超声导波复合式无损检测方 法及其装置。其能实现被检结构(例如管线、铁轨、钢板)的长距离或大 面积快速精确检测，保障检测的高灵敏度。
本发明提供了一种超声导波复合式无损检测方法，其利用超声导波在 被检测物中传播，通过检测反射回波902的方式进行对待测物的检测；其 特征在于其所使用的用于激励产生超声导波的方法为电磁激励方式；其 接收反射回波902的方式具体为使用压电元器件进行检测的方式。所述超声导波复合式无损检测方法中，所述用于激励产生超声导波的
电磁激励方式具体是以下几种之一磁致伸縮激励，电磁超声(EMAT)激
励，磁致伸縮激励与电磁超声激励这两者的复合激励；
所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的用于激励超声导波的
零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为分别独立布置的分 体关系或者是两类装置固定在一起成为一个整体(例如形成图1所示的检 测探头环l)的关系。我们利用电磁激励产生的超声导波振动较强的特性， 避免了使用电磁检测装置检测灵敏度不高的缺点；同时利用压电装置检测 振动灵敏度高的特性，避免了压电装置激励产生超声导波的能力相对较差 的缺点；将此两种特性结合起来就可以获得更好的技术效果。
所述的电磁激励方式具体可以使用单个电磁激励单元或者有限个电磁 激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组合时，这有限个电磁激 励单元的组合可以制作成阵列形式，在计算机等控制器的控制下进行同时 或相控阵激励。如果使用的是相控阵激励，则可以达到动态聚焦的效果， 可使导波传播更远，检测灵敏度更高。
在本发明所述超声导波复合式无损检测方法中，用于接收反射回波902 的压电元器件是压电传感接收阵列7，所述压电传感接收阵列7中包含有以 下三类压电传感器中的至少一类厚度振动模压电陶瓷401，长度振动模压 电陶瓷402，将厚度振动模压电陶瓷401与长度振动模压电陶瓷402组装在 一起构成的复合接收单元(复合接收单元不但可以检测缺陷信号，还有利 于识别导波模态和对缺陷进行特征识别和定量)。本发明采用压电传感接收阵列7接收待检测物上缺陷处的反射回波 902，可以经过信号放大电路和分析软件处理，并最终得到详细的缺陷信息， 这是一种新的复合式超声导波检测技术。
所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列7 中共包含有1 512个压电接收单元；
按照使用时的具体方法的不同，所述的压电传感接收阵列7具体为以 下三类传感器阵列其中之一或其任意一种组合检测长度方向振动的长度 模压电传感接收阵列601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602， 检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603。
所述超声导波复合式无损检测方法中，用来检测反射回波902信号的 接收装置至少有两个；
各个接收装置4 (即压电传感接收阵列7)与用于激励产生超声导波的 发射源之间的距离或/和方向不同，利用各个接收装置4所检测到的反射 回波902到达的各个接收装置4的时间的不同，判定反射回波902所来自 的具体方向亦即缺陷5所处的大致方位。
所述超声导波复合式无损检测方法尤其适用于检测细长的金属件，例 如铁轨、石油或天然气输送管线等；当然也适用于检测薄壁板型件。
如果检测的是细长的金属件，使用两个接收阵列；则可以采取将两个 接收阵列分别布置在超声导波激励发射源的两侧；当然也可以将两个接收 放置4布置在超声导波激励发射源的同一侧，但是这二者与超声导波激励发射源亦即电磁激励装置101之间的距离应该不同，以便获得时间差作为
缺陷所在方位判定的重要依据。
本发明所述超声导波复合式无损检测方法中，激励产生的超声导波具
体为以下几种之一或其组合纵向/纵模超声导波、周向/扭模超声导波。
所述超声导波复合式无损检测方法中，当使用磁致伸縮激励超声导波 的方式时，检测之前在被检测构件上固定(例如粘接)有一层超磁致伸 縮材料(例如稀土Tb-Dy-铁等)，这样可以激励出强度更大的超声导波， 传播距离更远，以便于获得更好的技术效果。
本发明所涉及的是一种复合式超声导波检测方法，即利用电磁激励方 式激励超声导波，这样，可以实现大功率激发，导波的振动位移大(电磁 激励比压电材料激励的应变要高3 20倍)，传播距离远；利用压电陶瓷接收
灵敏度高的优点(可识别0.01pm的微小变化，而电磁接收传感器则检测不 出这种微小变化)，采用压电传感接收阵列7接收反射回波902。这样既提高 了检测距离，又提高了检测的灵敏度。还通过将不同的振动模压电陶瓷组 合成的阵列，有利于分辨导波模态和对缺陷进行特征识别和定量。
本发明还要求保护如上所述超声导波复合式无损检测方法中使用的装
置，其特征在于所述超声导波复合式无损检测装置中用于激励超声导波 的具体为电磁激励装置101;所述超声导波复合式无损检测装置中用于接收 反射回波902的装置具体为压电元器件；
所述电磁激励装置101具体为磁致伸縮激励装置或者电 超声激励装置或使用此两者复合的激励装置；电磁激励装置101具体使用单个电磁激 励单元或者有限个电磁激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组 合时，这有限个电磁激励单元的组合成阵列形式，在计算机等控制方式的 控制下进行同时或相控阵激励。如果使用相控阵激励，则可以达到动态聚 焦的效果，可使导波传播更远，检测灵敏度更高；
所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的用于激励产生发射导 波901的零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为分别独立 布置的分体关系或者二者固定在一起成为一个整体。
在本发明所述超声导波复合式无损检测装置中，用于接收反射回波902 的接收装置4具体是压电传感接收阵列7，所述压电传感接收阵列7中包含 有以下三类压电传感器中的至少一类或者某种任意组合厚度振动模压电 陶瓷401，长度振动模压电陶瓷402，将厚度振动模压电陶瓷401与长度振 动模压电陶瓷402组装在一起构成的复合接收单元。复合接收单元不但可 以检测缺陷信号，还有利于识别导波模态和对缺陷进行特征识别和定量， 以便于使得检测结果能够定性和定量，更为精准且便于实际应用。
本发明所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的压电传感接收 阵列7中共包含有至少1个压电接收单元(优选范围是10 512个)；
按照使用方法的不同，所述的压电传感接收阵列7具体为以下三类传 感器阵列其中之一或其任意一种组合检测长度方向振动的长度模压电传 感接收阵列601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603。
在本发明所述超声导波复合式无损检测装置中，包含有至少两个用来 检测反射回波902的接收装置4;
各个接收装置4 (即压电传感接收阵列7)与用于激励产生超声导波的 发射源之间的距离或/和方向不同，利用各个接收装置4所检测到的反射 回波902到达的各个接收装置4的时间的不同，判定反射回波902所来自 的具体方向亦即缺陷5所处的大致方位。
所述超声导波复合式无损检测装置中，激励产生超声导波的装置是能 产生出具有如下特征的超声导波的以下几种装置之一或其组合纵向/纵模 超声导波、周向/扭模超声导波。
所述超声导波复合式无损检测装置中，具体使用磁致伸縮激励超声导 波的方式；检测之前在被检测构件上首先固定(例如粘接) 一层超磁致伸 縮材料(例如稀土 Tb-Dy-铁等)，这样可以激励出强度更大的超声导波， 使得传播距离更远；获得更好的技术效果。
所述超声导波复合式无损检测装置中，电磁激励装置101具体为电磁超 声(EMAT)激励产生超声导波的装置，其工作方式的原理举例参见图3，具 体是用永久磁铁、电磁铁或直流线圈在工件内产生平行于待测物表面的恒 定磁场，激励线圈是置于工件平面上的栅格形线圈，当线圈中通过交流电 信号时，被检构件中感生出涡流，在恒定磁场作用下产生洛仑兹力，使构 件发生振动，从而激励出超声导波。管道超声导波检测技术是在管道适当可接近位置安装一个检测探头 环，导波仪器瞬时激发该探头环在管道上激励出超声导波，导波在管道上 传播时如果遇到缺陷则会有反射波传回该探头环，探头环将波动转换为电 信号，拾取该信号送给导波仪器放大处理并将缺陷信息(信号强度、位置) 显示出来，附图1是导波检测示意图。所述的检测探头环1上既设置有用
于激励产生超声导波的电磁激励装置101，还应设置有用于接收反射回波 902的接收装置4。
电磁超声(EMAT)激励超声导波的其中一种工作方式的原理如图3，是 用永久磁铁、电磁铁或直流线圈在工件内产生平行于表面的恒定磁场，激 励线圈是置于工件平面上的栅格形线圈，当线圈中通过交流电信号时，被 检构件中感生出涡流，在恒定磁场作用下产生洛仑兹力，使构件发生振动， 从而激励出超声导波。
当激励产生出的超声导波在构件中传播遇到缺陷时，会有一部分波被 反射回来，本发明是采用压电传感接收阵列7接收反射回波902，反射回来 的导波被压电传感接收阵列7接收，引起压电传感接收阵列7中的各压电陶 瓷片产生电信号，经过信号放大电路和分析软件处理，就可以对构件中的 缺陷进行定量评定。
在导波检测时，需要使用纵模或/和扭模导波，其缺陷反射波的振动方 向主要沿工件的长度方向、横向(周向)和厚度(径向)方向，因此在管 圆周上规则排布压电传感接收阵列7以接收反射回波902，根据反射导波的不同振动模态，选择不同的压电传感器接收。对长度方向和横向振动则用
长度模压电陶瓷401接收，对厚度方向振动用厚度模压电陶瓷402接收，对 组合振动则同时用前两种压电陶瓷(也可以是两种陶瓷作为主要构成部分 的压电传感器)接收。如图4所示。
本发明的优点本发明是在现有技术背景下提出的一种新的复合式超 声导波检测方法，并同时设计了相应的装置。本发明能在现有管线对超声 导波有衰减作用的条件下，实现更远距离和更高灵敏度的缺陷检测。此技 术可以应用到检测通常的管材、钢轨、异型管/杆、钢丝绳以及储油罐罐 底等构件的无损检测中。其将两大类技术的优点创造性的结合起来，具有 明显更好的技术效果。其具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明 图1为超声导波在待测的管材中传播进行检测的原理示意图；当发射 导波901在被检测物中传播时，如果遇到缺陷5，就会有反射回波902从缺 陷5处反射回来，我们可以利用对反射回波902敏感的检测装置将其检测 出来；图1中，检测探头环1上设置有用于激励产生超声导波的电磁激励 装置101和/或用于接收反射回波902的接收装置4即压电元器件；
图2为磁致伸縮超声导波检测原理示意图；其与本发明所要求保护的技
术有区别，其所使用的接收器件如图所示为接收线圈404;工作过程说明
激励信号801通过发射线圈302产生发射导波901，检测信号802是通过做为接收装置的接收线圈404检测得到的，其可以进行后续处理；
图3为电磁超声(EMAT)激励超声导波示意图；图中的B为磁致伸縮激
励产生超声导波时的基础磁场，其恒定不变；我们通过在此基础磁场上再
施加可控的交变磁场来实现工作；
图4为压电传感接收阵列7的布置使用的原理示意图；压电接收单元包
括有两类元件厚度振动模压电陶瓷401、长度振动模压电陶瓷402，这两
类元件共有三种用法检测长度方向振动、检测横向振动、检测厚度方向
振动；
图5为磁致伸縮激励/压电传感接收阵列7复合式超声导波检测的示意 图；当利用磁致伸縮激励产生超声导波，用压电传感接收阵列7检测反射 回波902时，检测得到的检测信号802可以进行如图5所示的后续处理 信号放大处理一一显示等；
图6为电磁超声(EMAT)激励/压电传感接收阵列7接收的复合式超声 导波检测的示意图；图6与图5的含义不同之处在于图6是利用电磁超声激 励产生超声导波的。
具体实施例方式
附图中的各数字标号的含义如下
检测探头环l、电磁激励装置IOI、管道2、激励产生超声导波的发射
源3、偏置磁铁301、发射线圈302、接收装置4、厚度振动模压电陶瓷401、 长度振动模压电陶瓷402、接收线圈404、缺陷5;压电传感接收阵列7、 检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601、检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602、检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列603;
发射导波901 (指的是主动向外发射的超声导波)、反射回波902 (当 发射导波901在被检测物中传播时，如果遇到缺陷5，就会有反射回波902 从缺陷5处反射回到设置在电磁激励装置附近的接收装置处以便将其检测 出来)、激励信号801 (由用于激励产生超声导波的电磁激励装置发出)、检 测信号802(由用于接收反射回波902的接收装置亦即压电元器件检测得到， 可以进行后续处理)。
实施例1 (参照图1 6)
一种超声导波复合式无损检测方法，其利用超声导波在被检测物中传 播，通过检测反射回波902的方式进行待测物的检测；其需要强调之处是
其所使用的用于激励产生超声导波的方法为电磁激励方式；所述用于 激励超声导波的电磁激励方式具体是磁致伸縮激励与电磁超声激励这两者 的复合激励；其接收反射回波902的方式具体为使用压电装置进行检测的 方式。
所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的用于激励超声导波的 零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为分别独立布置的分 体关系(如图6所示)。我们利用电磁激励装置101产生的超声导波质量较 高，同时利用压电装置检测振动灵敏度高的特性；将此两种特性结合起来 就可以获得更好的技术效果。
所述的电磁激励方式具体可以使用单个电磁激励单元或者有限个电磁 激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组合时，这有限个电磁激励单元的组合可以制作成阵列形式，在计算机等控制器的控制下进行同时 或相控阵激励。如果是相控阵激励，则可以达到动态聚焦的效果，可使导 波传播更远，检测灵敏度更高。
在所述超声导波复合式无损检测方法中，用于接收反射回波902的压 电元器件是压电传感接收阵列7，所述压电传感接收阵列7中包含有以下三 类压电传感器厚度振动模压电陶瓷401，长度振动模压电陶瓷402，将厚 度振动模压电陶瓷与长度振动模压电陶瓷组装在一起构成的复合接收单 元。复合接收单元不但可以检测缺陷信号，还有利于识别导波模态和对缺 陷进行特征识别和定量。
本实施例采用压电传感接收阵列7接收待检测物上缺陷处的反射回波 902，可以经过信号放大电路和分析软件处理，并最终得到详细的缺陷信息， 这是一种新的复合式超声导波检测技术。
所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的每个压电传感接收阵 列7中共包含有大约50个压电接收单元；这些压电接收单元具体布置为有 规律的环状或者平行的多个环状的组合，甚而可以将其做成检测探头环1 以方便应用。
所述的压电传感接收阵列7具体构成为以下三类传感器阵列的某种组 合检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601，检测横向振动的长 度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列 603。所述超声导波复合式无损检测方法中，用来检测反射回波902信号的 接收装置4有两个；
各个接收装置与用于激励产生超声导波的发射源之间的距离或/和方 向不同，利用各个接收装置4所检测到的反射回波902到达各个接收装置4 的时间的不同，判定反射回波902信号所来自的具体方向，进而就可确定 缺陷5存在的方向和大概位置。
所述超声导波复合式无损检测方法适用于检测细长的金属件，例如铁 轨、石油或天然气输送管线等；当然也适用于检测薄壁板型件。
如果检测的是细长的金属件，使用两个接收阵列；则可以采取将两个 接收阵列分别布置在超声导波激励发射源的两侧；当然也可以将两个接收 阵列放置在超声导波激励发射源的同一侧，但是这二者与超声导波激励发 射源的距离不同。
本实施例所述超声导波复合式无损检测方法中，激励产生的超声导波 具体为以下几种之一或其组合纵向/纵模超声导波、周向/扭模超声导波。
所述超声导波复合式无损检测方法中，具体使用磁致伸縮激励超声导 波的方式，在被检测构件上固定(例如粘接)有一层超磁致伸縮材料(例 如稀土 Tb-Dy-铁等)，这样可以激励出强度更大的超声导波，传播距离 更远。
本实施例所涉及的是一种复合式超声导波检测方法，即利用电磁激励 方式激励超声导波，这样，可以实现大功率激发，导波的振动位移大(电磁激励比压电材料激励的应变要高3 20倍)，传播距离远；利用压电陶瓷接
收灵敏度高的优点(可识别0.01pm的微小变化，而电磁接收传感器则检测 不出这种微小变化)，采用压电传感接收阵列7接收反射回波902。这样既提 高了检测距离，又提高了检测的灵敏度。还通过将不同的振动模压电陶瓷 组合成的阵列，有利于分辨导波模态和对缺陷进行特征识别和定量。
本实施例还要求保护如上所述超声导波复合式无损检测方法中使用的 装置，所述超声导波复合式无损检测装置中用于激励超声导波的具体为电 磁激励装置101;所述超声导波复合式无损检测装置中的电磁激励装置101 具体为磁致伸縮激励装置和电磁超声激励装置这两者复合的激励装置；所 述超声导波复合式无损检测装置中用于接收反射回波902的接收装置4具 体为压电检测装置。
所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的用于激励超声导波的 具体零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为分别独立布置
的分体关系。
电磁激励方式具体为有限个电磁激励单元的组合；这有限个电磁激励 单元的组合可以制作成阵列形式，在计算机等控制方式的控制下进行同时 或相控阵激励。
在本实施例所述超声导波复合式无损检测装置中，用于接收反射回波 902的压电装置具体是压电传感接收阵列7，所述压电传感接收阵列7中包 含有以下三类压电传感器中的至少一类厚度振动模压电陶瓷，长度振动 模压电陶瓷，将厚度振动模压电陶瓷与长度振动模压电陶瓷组装在一起构成的复合接收单元。
本实施例所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的每一个压电 传感接收阵列7中共包含有50个压电接收单元；
所述的压电传感接收阵列7具体构成为以下三类传感器阵列其中之一
或其任意一种组合检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601，检
测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压 电传感接收阵列603;
所述超声导波复合式无损检测装置中，包含有两个用来检测反射回波 902信号的接收装置4;
各个接收装置4与用于激励产生超声导波的发射源之间的距离或/和 方向不同，利用各个接收装置4所检测到的反射回波902到达的各个接收 装置4的时间的不同，判定反射回波902信号所来自的具体方向。
所述超声导波复合式无损检测装置中，激励产生的超声导波具体为以 下几种之一或其组合纵向/纵模超声导波、周向/扭模超声导波。
所述超声导波复合式无损检测装置中，因为使用了磁致伸縮激励与电 磁超声激励复合激励产生超声导波的方式，所以为了使磁致伸縮激励产生 导波的效果更好，我们在被检测构件上固定(例如粘接)有一层超磁致伸 縮材料(例如稀土Tb-Dy-铁等)，这样可以激励出强度更大的超声导波， 使得传播距离更远。实施例2
本实施例与实施例l内容基本相同，其不同之处主要在于
1) 所述用于激励超声导波的电磁激励方式具体是以下两种之一磁致 伸縮激励，电磁超声(EMAT)激励；
2) 所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的用于激励超声导波
的零部件与用于接收反射回波902的压电装置二者之间为二者固定在一起
成为一个整体，该整体被称为检测探头环l。我们利用电磁激励产生的超声
导波质量较高，同时利用压电装置检测振动灵敏度高的特性；将此两种特 性结合起来就可以获得更好的技术效果。
3) 所述的电磁激励方式具体可以使用单个电磁激励单元或者有限个电 磁激励单元的组合。
4) 所述压电传感接收阵列7中包含有以下三类压电传感器中的至少一 类厚度振动模压电陶瓷401，长度振动模压电陶瓷401，将厚度振动模压 电陶瓷与长度振动模压电陶瓷组装在一起构成的复合接收单元。
5) 所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列 7中共包含有1 512个压电接收单元；这些压电接收单元可以作成各种具 体的阵列形式以便于更好的接收反射回波902信号。
所述的压电传感接收阵列7具体构成为以下三类传感器阵列其中之一 或其任意一种组合检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列601，检 测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的厚度模压 电传感接收阵列603。
6) 所述超声导波复合式无损检测方法中，用来检测反射回波902信号的接收装置4为大约12个，其中所使用的压电传感接收阵列7具体包含有
以下三类之一或其组合检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列
601，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列602，检测厚度方向振动的 厚度模压电传感接收阵列603;上述的同一类压电传感接收阵列7都以环形 或直线型或正多边形的形式布置在一个平面上。
被检测构件为板型件；为了适合检测板型件，在工作原理基本一致的 前提下，某些装置会根据情况适当变形。
本实施例还包含有与上述复合式超声导波检测方法所对应的可以使用 的装置，详细内容不再赘述。。
实施例3
本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于
1) 所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列 7中共包含有512个压电接收单元；这些压电接收单元可以作成各种具体的 阵列形式以便于更好的接收反射回波902信号。
2) 被检测构件为大直径输油输气管线。
实施例4
本实施例与实施例l内容基本相同，其不同之处主要在于 1)所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列 7中共包含有1个压电接收单元；这个压电接收单元布置在最有可能传来反 射回波902的通路上，以便于更好的接收反射回波902信号。2)被检测构件为油罐壁或底部的板材<
权利要求
1、一种超声导波复合式无损检测方法，其利用超声导波在被检测物中传播，通过检测反射回波的方式进行对待测物的检测；其特征在于其所使用的用于激励产生超声导波的方法为电磁激励方式；其接收反射回波的方式具体为使用压电元器件进行检测的方式。
2、 按照权利要求1所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于所述用于激励超声导波的电磁激励方式具体是以下几种之一磁致伸縮激励，电磁超声激励，磁致伸縮激励与电磁超声激励这两者的复合激励；所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的用于激励超声导波的零部件与用于接收反射回波的压电装置之间为分别独立布置的分体关系或者是两类装置固定在一起成为一个整体的关系；电磁激励方式具体可以使用单个电磁激励单元或者有限个电磁激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元的组合时，这有限个电磁激励单元的组合制作成阵列形式，进行同时或相控阵激励。
3、 按照权利要求2所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于用于接收反射回波的压电元器件是压电传感接收阵列(7)，所述压电传感接收阵列(7)中包含有以下三类压电传感器中的至少一类厚度振动模压电陶瓷(401)，长度振动模压电陶瓷(402)，将厚度振动模压电陶瓷(401)与长度振动模压电陶瓷(402)组装在一起构成的复合接收单元。
4、 按照权利要求3所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于所述超声导波复合式无损检测方法中，所使用的压电传感接收阵列(7)中共包含有1 512个压电接收单元；按照使用方法，所述的压电传感接收阵列(7)具体为以下三类传感器阵列其中之一或其任意一种组合检测长度方向振动的长度模压电传感接收阵列(601)，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列(602)，检测 厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列(603)。
5、 按照权利要求1 4其中之一所述超声导波复合式无损检测方法， 其特征在于所述超声导波复合式无损检测方法中，用来检测反射回波信号的接收 装置至少有两个；各个接收装置(4)与用于激励产生超声导波的发射源之间的距离或/ 和方向不同，利用各个接收装置(4)所检测到的反射回波到达的各个接收 装置(4)的时间的不同，判定反射回波(902)所来自的具体方向亦即缺 陷(5)所处的大致方位。
6、 按照权利要求5所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于 所述超声导波复合式无损检测方法中，激励产生的超声导波具体为以下几 种之一或其组合纵向/纵模超声导波、周向/扭模超声导波。
7、 按照权利要求5所述超声导波复合式无损检测方法，其特征在于所述超声导波复合式无损检测方法中，具体使用磁致伸縮激励超声导波的 方式；检测之前在被检测构件上首先固定一层超磁致伸縮材料。
8、 一种超声导波复合式无损检测方法所使用的装置，其特征在于所述超声导波复合式无损检测装置中用于激励超声导波的具体为电磁激励装置(101);所述超声导波复合式无损检测装置中用于接收反射回波 的装置具体为压电元器件；所述电磁激励装置(101)具体为磁致伸缩激励装置或者电磁超声激励 装置或使用此两者复合的激励装置；电磁激励装置(101)具体使用单个电 磁激励单元或者有限个电磁激励单元的组合；当选用有限个电磁激励单元 的组合时，这有限个电磁激励单元的组合成阵列形式，进行同时或相控阵 激励；
9、 按照权利要求8所述超声导波复合式无损检测装置，其特征在于 所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的用于激励产生发射导波(901)的零部件与用于接收反射回波(902)的压电装置二者之间为分别 独立布置的分体关系或者二者固定在一起成为一个整体。
10、 按照权利要求8或9所述超声导波复合式无损检测装置，其特征 在于在所述超声导波复合式无损检测装置中，用于接收反射回波的接收装 置(4)具体是压电传感接收阵列(7)，所述压电传感接收阵列(7)中包 含有以下三类压电传感器中的至少一类或者某种任意组合厚度振动模压 电陶瓷(401)，长度振动模压电陶瓷(402)，将厚度振动模压电陶瓷(401) 与长度振动模压电陶瓷(402)组装在一起构成的复合接收单元；所述超声导波复合式无损检测装置中，所使用的压电传感接收阵列(7) 中共包含有至少1个压电接收单元；按照使用方法，所述的压电传感接收阵列(7)具体为以下三类传感器 阵列其中之一或其任意一种组合检测长度方向振动的长度模压电传感接 收阵列(601)，检测横向振动的长度模压电传感接收阵列(602)，检测 厚度方向振动的厚度模压电传感接收阵列(603)。
全文摘要
超声导波复合式无损检测方法，其利用超声导波在被检测物中传播，通过检测反射回波的方式进行对待测物的检测；其特征在于其所使用的用于激励产生超声导波的方法为电磁激励方式；其接收反射回波的方式具体为使用压电元器件进行检测的方式。本发明还要求保护如上所述的超声导波复合式无损检测方法所对应的检测装置。本发明能在现有管线对超声导波有衰减作用的条件下，实现更远距离和更高灵敏度的缺陷检测。此技术可以应用到检测通常的管材、钢轨、异型管/杆、钢丝绳以及储油罐罐底等构件的无损检测中。其将两大类技术的优点创造性的结合起来，具有明显更好的技术效果。其具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。
文档编号G01N29/14GK101666783SQ20081001304
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者畅 刘, 周庆祥, 董瑞琪, 蔡桂喜 申请人:中国科学院金属研究所