一种焊缝超声相控阵检测装置的制作方法

本实用新型涉及超声相控阵检测的技术领域，尤其是涉及一种焊缝超声相控阵检测装置。

背景技术：

超声相控阵技术的基本思想来自于雷达电磁波相控阵技术。相控阵雷达是由许多辐射单元排成阵列组成，通过控制阵列天线中各单元的幅度和相位，调整电磁波的辐射方向，在一定空间范围内合成灵活快速的聚焦扫描的雷达波束。超声相控阵换能器由多个独立的压电晶片组成阵列，按一定的规则和时序用电子系统控制激发各个晶片单元，来调节控制焦点的位置和聚焦的方向。用相控阵探头对焊缝进行检测时，无需像普通单探头那样在焊缝两侧频繁地来回前后左右移动，而相控阵探头沿着焊缝长度方向平行于焊缝进行直线扫查，对焊接接头进行全体积检测。该扫查方式可借助于装有阵列探头的机械扫查器沿着精确定位的轨道滑动完成，也采用手动方式完成，可实现快速检测，检测效率非常高。

目前，公告日为2015年10月07日，公告号为cn204694677u的中国实用新型专利提出了一种小径管焊缝超声相控阵检测装置，其包括相控阵专用探头和扫查架；相控阵专用探头连接扫查架；扫查架由链条组块和卡扣装置组成，链条组块由多个链结通过螺丝或弹簧连接起来形成链条结构，卡扣为将链条结构临时扣紧的结构；卡扣装置分为两种，一种为维克罗锁扣，另一种为弹性组块的扣环。维克罗锁扣为一端固定在扫查架上的粘扣带，该粘扣带使用时绕过扫查架上的带孔后临时粘连；扣环分为搭钩和搭扣，搭钩和搭扣分设置在扫查架的两端，并在使用时搭接固定，在链结的侧端设置有调整滚轮。

在将扫查架固定在管道的外周面上时，先将卡扣装置打开，之后将扫查架缠绕在管道的外周面上，之后扣紧卡扣装置；若卡扣装置为维克罗锁扣时，粘扣带固定在扫查架的一端，在扣紧卡扣装置时将粘扣带绕过扫查架上的带孔后粘连，如此便可完成扫查架的固定；若卡扣装置为扣环时，搭钩和搭扣分设置在扫查架的两端，在扣紧卡扣装置时搭钩和搭扣勾接，调整滚轮滚动连接在管道的外周面上。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在检测直径不同的管道时，扫查架的周长也需随着管道的周长变化，当使用扣环时，扫查架几乎不具有长度变化的能力，当使用维克罗锁扣时，扫查架的周长的变化量最大为粘扣带的长度，由于粘扣带上不具有滚轮，若粘扣带伸出长度较长，则粘扣带便会抵接在管道的外周面上，如此便不利于扫查架的转动，同时在转动扫查架时会磨损粘扣带。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种焊缝超声相控阵检测装置，能够任意变换扫查架的长度，便于扫查架适配不同直径的管道。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种焊缝超声相控阵检测装置，包括超声相控阵探测器与扫查架，所述扫查架包括第一连接头、第二连接头与多个链节，所述第一连接头转动连接在所述超声相控阵探测器的一端，每个所述链节上均转动连接有滚轮，所述滚轮滚动连接在管道的外周面上，多个所述链节互相转动连接并形成链条，所述链条一端的链节与所述第一连接头连接，所述第二连接头包括u型架与定位销，所述u型架与所述超声相控阵探测器转动连接，所述定位销与所述超声相控阵探测器的转动轴平行，且所述定位销沿自身的长度方向滑移连接在u型架上，所述链节上开设有定位销槽，所述定位销可与任意一个所述链节上的所述定位销槽插接。

通过采用上述技术方案，在对管道的焊缝进行检测时，先将定位销从定位销槽中脱出，之后将扫查架缠绕在管道的外周面上并使超声相控阵探测器对准焊缝，之后伸出定位销，将定位销插入合适的定位销槽内以保证扫查架贴合在管道的外周面上，此时便可沿管道的轴心转动扫查架，超声相控阵探测器便可对焊缝进行检测；在检测不同直径的管道时，只需将定位销插接在不同的定位销槽内，如此扫查架实际使用的长度便可以任意变换，便于扫查架贴合在不同直径的管道上，提高了扫查架的适配性；由于每个链节上均设置有滚轮，在扫查架缠绕在管道的外周面上时，滚轮便会抵接在管道的外周面上，因此伸长和缩短扫查架的长度并不会影响扫查架在管道上转动。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第二连接头还包括连接杆与第一压缩弹簧，所述连接杆的一端与定位销固定连接，且所述连接杆沿所述定位销的长度方向与所述u型架滑移连接，所述连接杆远离所述定位销的一端为手持部，所述手持部穿设在所述u型架上，所述第一压缩弹簧的轴心与所述定位销的轴心平行，且所述第一压缩弹簧套设在所述连接杆的外周面上，所述第一压缩弹簧的一端与所述u型架固定连接，所述第一压缩弹簧的另一端与所述手持部固定连接。

通过采用上述技术方案，按压手持部，定位销便可以从定位销槽中收回，如此便可以将扫查架从管道的外周面上取下，在向管道上安装扫查架上，先使定位销对准对应的定位销槽，之后松开手持部，在第一压缩弹簧的作用下，定位销便会自动插接在定位销槽中，而且在第一压缩弹簧的作用下，定位销不易从定位销槽内脱出，降低了扫查架非正常断开的概率，进而降低了超声相控阵探测器被摔伤的概率，提高了安全性。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述定位销插入所述定位销槽的一端开设有第一倒角，和/或所述定位销槽的槽口开设有第二倒角。

通过采用上述技术方案，在将定位销插入定位销槽内时，定位销可不与定位销槽对齐，在第一倒角、第二倒角与第一压缩弹簧的共同作用下，定位销便可自动滑入定位销槽内，降低了连接扫查架的难度，提高了安装扫查架的效率。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述链条远离所述第一连接头的一端的链节上转动连接有第三连接头，所述第三连接头的结构与第二连接头完全相同，所述第三连接头上的所述定位销也可与任意一个所述链节上的所述定位销槽插接。

通过采用上述技术方案，在管道的直径较小时，扫查架上会余出多个链节，此时将第三连接头上的定位销插接在合适的定位销槽内，如此余出的多个链节便不会在自身重力的作用下自然下垂，降低了余出的链节干扰检测人员检测的概率，便于检测人员检测。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述扫查架还包括用于补偿链节长度的补偿机构，所诉补偿机构的一端与所述第一连接头连接，所述补偿机构的另一端与所述链条最靠近所述第一连接头的链节连接。

通过采用上述技术方案，在第一连接头上的定位销卡接在合适的定位销槽内后，扫查架与管道之间仍会有缝隙，有部分链节上的滚轮没有抵接在管道的外周面上，此时调整补偿机构，再次缩小扫查架实际使用的长度，使所有缠绕在管道外周面上的链节上的滚轮均抵接在管道的外周面上，如此在沿管道的轴心转动扫查架时，扫查架不易发生偏移，超声相控阵探测器与管道的焊缝之间不易产生缝隙，进而可以更精确的检测焊缝。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述补偿机构包括第一转轮、第一拉紧线、棘轮组件与掰动杆，所述第一连接头呈中空设置，所述第一转轮设置在所述第一连接头内，且所述第一转轮与所述第一连接头转动连接，所述第一拉紧线的一端与靠近所述第一连接头一端的链节固定连接，所述第一拉紧线的另一端缠绕在所述第一转轮的外周面上且与所述第一转轮固定连接，所述棘轮组件包括棘轮与棘爪，所述棘轮与所述第一转轮同轴固定连接，所述棘爪与第一连接头转动连接，所述棘爪与所述棘轮啮合，所述掰动杆与所述第一转轮的一端固定连接，且所述掰动杆设置在第一连接头外。

通过采用上述技术方案，在扫查架缠绕在管道外周面上，且第二连接头上的定位销插入到对应的定位销槽内后，掰动掰动杆使第一转轮发生转动，此时第一拉紧线被缠绕在第一转轮的外周面上，进而缩短了第一连接头与最靠近第一连接头的链节之间的距离，使得所有缠绕在管道外周面上的链节上的滚轮均抵接在管道的外周面上，如此在沿管道的轴心转动扫查架时，扫查架不易发生偏移，超声相控阵探测器与管道的焊缝之间不易产生缝隙，进而可以更精确的检测焊缝。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述掰动杆设置在所述第一连接头远离管道轴心的一侧。

通过采用上述技术方案，在将扫查架缠绕在管道的外周面上后，便于检测人员掰动掰动杆，进而便于对扫查架进行最后的微调。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述补偿机构还包括使棘轮与棘爪脱开的开锁组件，所述开锁组件包括滑动轴、第二压缩弹簧、压块与第一限位块，所述棘爪固定连接在所述滑动轴上，所述滑动轴的轴心与所述第一转轮的轴心平行，且所述滑动轴沿自身的长度方向与所述第一连接头滑移连接，所述压块固定连接在所述滑动轴的一端，且所述压块穿过第一连接头，所述第一限位块固定连接在所述压块的外周面上，且所述第一限位块与第一连接头的内壁抵接，所述第二压缩弹簧套设在所述滑动轴的外周面上，且所述第二压缩弹簧的一端与所诉第一连接头抵接，所述第二压缩弹簧的另一端与所诉棘爪抵接。

通过采用上述技术方案，在第一连接头与最靠近第一连接头的链节之间的距离较小，并且通过转动第一转轮，已经无法使所有缠绕在管道外周面上的链节上的滚轮均抵接在管道的外周面上时，按压压块使棘轮与棘爪脱开，此时第一转轮便可以反向转动，进而增大第一连接头与最靠近第一连接头的链节之间的距离，此时可通过再次调整第二连接头上的定位销的位置和第一转轮即可使所有缠绕在管道外周面上的链节上的滚轮均抵接在管道的外周面上；松开压块，在第二压缩弹簧的作用下棘轮与棘爪即可再次啮合。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述补偿机构还包括第二转轮、第二拉紧线、第一齿轮与第二齿轮，所述第二转轮设置在所述第一连接头内，且所述第二转轮与所述第一连接头转动连接，所述第二拉紧线的一端与靠近所述第一连接头一端的链节固定连接，所述第二拉紧线的另一端缠绕在所述第二转轮的外周面上且与所述第二转轮固定连接，所述第一齿轮与所述第一转轮同轴固定连接，所述第二齿轮与所述第二转轮同轴固定连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第一转轮、第一拉紧线、第一齿轮与所述第二转轮、第二拉紧线、第二齿轮呈对称设置。

通过采用上述技术方案，第一拉紧线与第二拉紧线同时拉紧第一连接头与最靠近第一连接头的链节，在转动第一转轮时，第二转轮与第二转轮同步反向转动，第一拉紧线与第二拉紧线同时拉紧，如此第一连接头与最靠近第一连接头的链节之间不易发生偏转，进而在扫查架沿管道的轴心转动时，使超声相控阵探测器沿焊缝移动，使得焊缝的检测更精确。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一连接头内还设置有第一挡板与第二挡板，所述第一齿轮与所述棘轮分别设置在所述第一转轮长度方向的两端，所述第一挡板与所述第二挡板均设置在所述第一连接头内且与所述第一连接头固定连接，所述棘轮设置在所述第一挡板与所述第二连接头之间，所述第一齿轮设置在所述第二挡板与所述第二连接头之间，所述第一拉紧线与所述第二拉紧线均设置在所述第一挡板与所述第二挡板之间。

通过采用上述技术方案，在第一转轮与第二转轮转动时，在第一挡板与第二挡板的作用下，第一拉紧线不易沿第一转轮的长度方向滑移，进而使得第一拉紧线不易卡在棘轮与第一齿轮上，同理第二拉紧线不易沿第二转轮的长度方向滑移，进而使得第二拉紧线不易卡在第二齿轮上，如此降低了补偿机构卡死损坏的概率，提高了补偿机构的可靠性。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过定位销与定位销槽的设置，使得扫查架实际使用的长度便可以任意变换，便于扫查架贴合在不同直径的管道上，提高了扫查架的适配性；每个链节上均设置有滚轮，在扫查架缠绕在管道的外周面上时，滚轮便会抵接在管道的外周面上，因此伸长和缩短扫查架的长度并不会影响扫查架在管道上转动。

2.通过第三连接头的设置，在管道的直径较小时，扫查架上会余出多个链节，此时将第三连接头上的定位销插接在合适的定位销槽内，如此余出的多个链节便不会在自身重力的作用下自然下垂，降低了余出的链节干扰检测人员检测的概率，便于检测人员检测。

3.通过补偿机构的设置，在扫查架缠绕在管道外周面上，且第二连接头上的定位销插入到对应的定位销槽内后，掰动掰动杆使第一转轮发生转动，此时第一拉紧线被缠绕在第一转轮的外周面上，进而缩短了第一连接头与最靠近第一连接头的链节之间的距离，使得所有缠绕在管道外周面上的链节上的滚轮均抵接在管道的外周面上，如此在沿管道的轴心转动扫查架时，扫查架不易发生偏移，超声相控阵探测器与管道的焊缝之间不易产生缝隙，进而可以更精确的检测焊缝。

4.通过第二转轮、第二拉紧线的设置，第一拉紧线与第二拉紧线同时拉紧第一连接头与最靠近第一连接头的链节，在转动第一转轮时，第二转轮与第二转轮同步反向转动，第一拉紧线与第二拉紧线同时拉紧，如此第一连接头与最靠近第一连接头的链节之间不易发生偏转，进而在扫查架沿管道的轴心转动时，使超声相控阵探测器沿焊缝移动，使得焊缝的检测更精确。

附图说明

图1为本实施例的整体结构示意图；

图2为本实施例中第二连接头的结构示意图；

图3为本实施例中单个链节的结构示意图；

图4为本实施例中第一连接头的结构示意图；

图5为图4中a部分的放大示意图。

附图标记：1、超声相控阵探测器；2、扫查架；21、第一连接头；211、第一挡板；212、第二挡板；22、第二连接头；221、u型架；2211、间隔板；222、定位销；2221、第一倒角；223、连接杆；2231、手持部；2232、第二限位块；224、第一压缩弹簧；23、链节；231、滚轮；232、转动轴；233、定位销槽；2331、第二倒角；24、第三连接头；3、补偿机构；31、第一转轮；32、第一拉紧线；33、掰动杆；34、第二转轮；35、第二拉紧线；36、第一齿轮；37、第二齿轮；4、棘轮组件；41、棘轮；42、棘爪；5、开锁组件；51、滑动轴；52、第二压缩弹簧；53、压块；54、第一限位块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，本实施例提出了一种焊缝超声相控阵检测装置，包括超声相控阵探测器1与扫查架2，扫查架2包括第一连接头21、第二连接头22、第三连接头24与多个链节23。其中第一连接头21转动连接在超声相控阵探测器1的一端，第二连接头22转动连接在超声相控阵探测器1的另一端。

多个链节23互相转动连接成一条链条，每个链节23上均转动连接有滚轮231，多个链节23互相转动连接并形成链条。滚轮231转动连接在链节23的内周面上，进而在链条缠绕在管道的外周面上时，使滚轮231滚动连接在管道的外周面上。

链条一端的一个链节23通过补偿机构3与第一连接头21连接，链条另一端的链节23与第三连接头24连接。第二连接头22可与任意一个链节23连接，第三连接头24的结构与第二连接头22的结构完全相同，第三连接头24也可与任意一个链节23连接。

参照图2，第二连接头22包括u型架221，u型架221的中间臂与超声相控阵探测器1转动连接。u型架221上设置有两个连接杆223、两个第一压缩弹簧224、两个第二限位块2232与两个定位销222。两个连接杆223均呈l型，且连接杆223的一端与第二连接头22滑移连接，连接杆223的滑移方向与第二连接头22与超声相控阵探测器1的转动轴232平行。

两个定位销222分别通过螺钉固定连接在两个连接杆223上，且定位销222与连接杆223连接成一体后呈u型。两个定位销222的轴心同轴，因此两个连接杆223呈交错设置。

连接杆223远离对应的定位销222的一端为手持部2231，手持部2231穿过第二连接头22的一个侧臂并伸出到第二连接头22外。第二限位块2232也通过螺钉固定连接或者卡接在连接杆223远离对应的定位销222的一端，且第二限位块2232设置在第二连接头22的两个侧臂之间，第二限位块2232还与第二连接头22的侧臂抵接。

第二连接头22的中间臂上焊接或者一体成型有间隔板2211，间隔板2211与第二连接头22的两个侧臂平行。第一压缩弹簧224套设在连接杆223远离定位销222的一端，且第一压缩弹簧224的一端与第二限位块2232抵接，第一压缩弹簧224的另一端与间隔板2211抵接。

在检测工人按压手持部2231时，第一压缩弹簧224被压迫，此时两个定位销222互相远离；在检测工人松开手持部2231时，第一压缩弹簧224回弹，此时两个定位销222互相靠近。

参照图2及图3，链节23的一端开设有与定位销222适配的定位销槽233，链节23的另一端一体成型有转动轴232。相邻的两个链节23之间，转动轴232卡接在定位销槽233内，且转动轴232沿自身的轴心与另一个链节23转动连接。最靠近第三连接头24的链节23的转动轴232与第三连接头24的u型架221转动连接。

定位销槽233完全贯通链节23，两个定位销222分别插接在定位销槽233的两端。定位销222远离对应连接杆223的一端开设有第一倒角2221，和/或定位销槽233的槽口处开设有第二倒角2331。

若定位销槽233的直径过大，开设第二倒角2331会影响链节23的强度时，则只需在定位销222上开设第一倒角2221；若定位销222的直径过小，开设第一导角会影响定位销222的强度时，则只需在定位销槽233上开设第二倒角2331；若定位销222与定位销槽233的直径适中，则既在定位销222上开设第一倒角2221并且在定位销槽233的槽口开设第二倒角2331。

参照图4，补偿机构3包括第一转轮31、第一拉紧线32、第二转轮34、第二拉紧线35、第一齿轮36、第二齿轮37与掰动杆33。第一连接头21呈中空设置，第一转轮31与第二转轮34均转动连接在第一连接头21内。第一转轮31与第二转轮34互相平行，且第一转轮31与第二转轮34的直径相同。

第一拉紧线32的一端卡接在第一转轮31的外周面上，第一拉紧线32的另一端与最靠近第一连接头21的链节23卡接。第二拉紧线35的一端卡接在第二转轮34的外周面上，第二拉紧线35的另一端也与最靠近第一连接头21的链节23卡接。第一拉紧线32与第二拉紧线35呈对称设置。

第一齿轮36与第一转轮31同轴键连接，第二齿轮37与第二转轮34同轴键连接。第一齿轮36与第二齿轮37完全相同，且第一齿轮36与第二齿轮37啮合。第一齿轮36与第二齿轮37均设置在第一连接头21靠近内周面的一侧。掰动杆33卡接在第一转轮31远离第一齿轮36的一端，且掰动杆33设置在第一连接头21外周面的外侧。

补偿机构3还包括棘轮组件4，棘轮组件4包括棘轮41与棘爪42。棘轮41与第一转轮31同轴键连接，且棘轮41设置在第一拉紧线32与掰动杆33之间，棘轮41还设置在第一连接头21内。棘爪42与第一连接头21转动连接，且棘爪42与棘轮41啮合。

第一连接头21内还卡接有第一挡板211与第二挡板212，第一挡板211设置在第一齿轮36与第一拉紧线32之间，而且第一挡板211还设置在第二齿轮37与第二拉紧线35之间；第二挡板212设置在第一拉紧线32与棘轮41之间。

参照图5，补偿机构3还包括时棘轮41与棘爪42脱开的开锁组件5，开锁组件5包括滑动轴51、第二压缩弹簧52、压块53与第一限位块54。滑动轴51的轴心与第一转轮31的轴心平行，且滑动轴51设置在第一挡板211与第一连接头21之间。滑动轴51既可以沿自身的长度方向与第一连接头21滑移连接，还可以沿自身的轴心与第一连接头21转动连接。

压块53一体成型在滑动轴51远离第一挡板211的一端，且压块53穿过第一连接头21设置到第一连接头21外。第一限位块54卡接在滑动轴51的外周面上，第二压缩弹簧52套设在滑动轴51的外周面上。第二压缩弹簧52的一端与第一挡板211抵接，第二压缩弹簧52的另一端与棘爪42抵接。在第二压缩弹簧52伸出时，第一限位块54与第一连接头21的内壁抵接。

本实施例的实施原理为：

当进行焊缝检测时，先将第二连接头22、第三连接头24从链节23上拆下，之后将扫查架2缠绕在管道的外周面上，之后通过按压手持部2231，使两个定位销222互相远离，之后将定位销222插入合适的链节23上的定位销槽233内，进而使尽可能多的滚轮231滚动连接在管道的外周面上，之后以操控第二连接头22的方式操控第三连接头24，使第三连接头24卡在合适的链节23上，避免多余的链节23干扰检测；之后掰动掰动杆33，进而转动第一转轮31，在第一齿轮36与第二齿轮37的带动下，第二转轮34与第一齿轮36同步反向转动，第一拉紧线32与第二拉紧线35同时拉近，进而缩小最靠近第一连接头21的链节23和第一连接头21之间的距离，使所有处于管道外周面上的滚轮231均抵紧在管道的外周面上，避免超声相控阵探测器1无法贴紧在焊缝处，提高了检测效果。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。