用于检测保温管聚氨酯保温层缺陷的超声波探测设备的制作方法

1.本发明涉及超声波探测技术领域，尤其涉及用于检测保温管聚氨酯保温层缺陷的超声波探测设备。


背景技术：

2.目前国内主要输送暖水的管道的结构形式为钢管和聚乙烯之间填充聚氨酯，形成暖气输送管道。由于聚乙烯外护套为黑色不透明状，内部聚氨酯发泡成型状态不可见，并且由于填充设备、原料甚至环境温度等原因，聚氨酯发泡成型后会存在内部密度低，有气孔甚至空洞出现，报警线改变原布置位置等问题，这些问题对保温管保温效果影响都很大。目前市场上还没有在不破坏聚乙烯外护管的情况下针对预制直埋保温管中聚氨酯保温层的检测设备，只能通过切割聚乙烯外护管来肉眼查看，无法保证管道产品质量；对此本发明提供用于检测保温管聚氨酯保温层缺陷的超声波探测设备来解决上述问题。


技术实现要素：

3.根据以上技术问题，本发明提供用于检测保温管聚氨酯保温层缺陷的超声波探测设备，其特征在于包括管体、聚氨酯保温层、聚乙烯层、夹持机构、发射块、接收块、斜块，所述管体上侧设置有聚氨酯保温层，所述聚氨酯保温层上侧设置有聚乙烯层，所述聚乙烯层上侧设置有相对称的两块的斜块，两个所述斜块上侧分别设置有发射块、接收块，两个所述斜块通过夹持机构连接。
4.所述夹持机构位有机玻璃。
5.所述发射块、接收块组合成一组超声波探头，所述超声波探头与外界嵌入式芯片连接，所述嵌入式芯片作为检测系统的计算和控制中心，将该检测系统搭载到手持设备上。
6.本发明的有益效果为：本发明为便携式管道缺陷探测设备是基于超声波脉冲检测原理，采用嵌入式芯片作为检测系统的计算和控制中心，将该检测系统搭载到手持设备上，同时在夹持机构上安装一组超声波探头，通过工人手动移动夹持机构使探头组紧贴管道外壁，探头组在管外壁上运动的同时完成数据采集和实时处理，最后将损伤判别结果上传至手持设备进行显示，损伤检测人员通过手持设备将命令发送到嵌入式芯片控制器，由嵌入式芯片负责接收并解析，嵌入式芯片根据解析后的命令执行对应的操作，使能超声波探头发射模块并接收来自滤波电路的信号，并对此信号进行傅里叶变换等操作；然后带入到损伤识别算法中进行损伤定性定量的分析；并将最终结果和波形上传到手持设备进行显示。如果出现损伤，将自动报警，并存储损伤信息以及标定损伤位置；当检测到明显缺陷时，此设备能够完成实时的缺陷位置标记和报警功能，以便现场操作人员对聚氨酯保温层进行及时的修补工作。此设备实现精确检测聚氨酯保温层的大气泡缺陷并标记和发出警报。本发明为暖气输水管道保温层检测提供一种有效，快速的检测方法。以利于工人现场对暖气输水管道聚氨酯保温层缺陷检测，为技术人员在管道制作过程中的质量把控、改进工艺，以利于提高管道产品质量。
附图说明
7.图1为本发明斜入射反射法检测原理图；
8.图2为本发明系统整体方案示意图。
9.如图，1-管体、2-聚氨酯保温层、3-聚乙烯层、4-发射块、5-接收块、6-夹持机构、7-斜块。
具体实施方式
10.实施例1
11.本发明提供用于检测保温管聚氨酯保温层缺陷的超声波探测设备，其特征在于包括管体、聚氨酯保温层、聚乙烯层、夹持机构、发射块、接收块、斜块，所述管体上侧设置有聚氨酯保温层，所述聚氨酯保温层上侧设置有聚乙烯层，所述聚乙烯层上侧设置有相对称的两块的斜块，两个所述斜块上侧分别设置有发射块、接收块，两个所述斜块通过夹持机构连接。
12.所述夹持机构位有机玻璃。
13.所述发射块、接收块组合成一组超声波探头，所述超声波探头与外界嵌入式芯片连接，所述嵌入式芯片作为检测系统的计算和控制中心，将该检测系统搭载到手持设备上。
14.实施例2
15.本发明基于超声波脉冲检测原理，采用嵌入式芯片作为检测系统的计算和控制中心，将该检测系统搭载到手持设备上，同时在夹持机构上安装一组超声波探头，通过工人手动移动夹持机构使探头组紧贴管道外壁，探头组在管外壁上运动的同时完成数据采集和实时处理，最后将损伤判别结果上传至手持设备进行显示，损伤检测人员通过手持设备将命令发送到嵌入式芯片控制器，由嵌入式芯片负责接收并解析，嵌入式芯片根据解析后的命令执行对应的操作，使能超声波探头发射模块并接收来自滤波电路的信号，并对此信号进行傅里叶变换等操作；然后带入到损伤识别算法中进行损伤定性定量的分析；并将最终结果和波形上传到手持设备进行显示。如果出现损伤，将自动报警，并存储损伤信息以及标定损伤位置；当检测到明显缺陷时，此设备能够完成实时的缺陷位置标记和报警功能，以便现场操作人员对聚氨酯保温层进行及时的修补工作。此设备实现精确检测聚氨酯保温层的大气泡缺陷并标记和发出警报。本发明为暖气输水管道保温层检测提供一种有效，快速的检测方法。以利于工人现场对暖气输水管道聚氨酯保温层缺陷检测，为技术人员在管道制作过程中的质量把控、改进工艺，以利于提高管道产品质量。
16.实施例3
17.本发明如图2所示采用模块化设计方案，主要由超声探头触发与接收模块包括发射探头、接收探头、超声探头触发模块、超声探头接收模块；信号调理电路模块：包括前置放大器、滤波电路；处理器和显示模块三个模块构成，其中探伤系统主要由嵌入式主控单元、高速ad数据采集单元以及超声波激励与接收单元组成。整个探伤系统严密封装在高强度塑料外壳内部，其防护等级可以达到ip67等级。探头接口、通讯电缆以及电源电缆接口都已在外壳侧面预留。各单元内又是由实现具体功能的子单元构成，各单元之间主要依靠stm32主控模块(嵌入式芯片)进行协调。
18.实施例4
19.本发明采用1.超声波激励与接收单元：超声波激励部分由光耦隔离电路和超声波激励电路构成，其中光耦隔离电路接收来自stm32主控模块(嵌入式芯片)的激励使能信号，然后通过超声波激励电路作用于超声波探头，完成超声波探头的激励工作。超声波接收部分主要分为限幅保护、前置放大、带通滤波以及偏置电路，对接收到的超声波信号进行调理，使其满足高速ad对输入信号的要求。
20.2.隔离电路：用于保护stm32主控模块(嵌入式芯片)控制器不受到激励电路所产生的瞬间高压脉冲和超声波探头接收到的噪声的影响，从而维护系统的安全性和稳定性。
21.3.前置放大电路：前置放大器的主要功能是对接收到的超声波信号进行无失真放大，由于超声信号微弱且频率较高，这就要求放大器要有很大的输入阻抗和很高的压摆率，以及较低的输入失调电压，同时要求放大器要有很大的带宽，否则超声信号在放大的过程中可能会因带宽问题导致失真。
22.4.带通滤波电路：超声回波信号经过前置放大器进行放大的同时，噪声和干扰也被放大，这就使得有用的回波信号很可能淹没在噪声和干扰之中，因此为提高回波信号的信噪比，设计有滤波电路，滤波电路带通滤波电路。
23.5.stm32主控模块(嵌入式芯片)：stm32主控模块(嵌入式芯片)主要负责接收手持设备指令来控制可移动平台以及损伤识别算法，提示探伤人员此处聚氨酯的发泡情况，如果检测结果显示存在缺陷，将启动报警装置，同时会将本次数据保存至sd卡中，以备后期查询。
24.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。