一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器的制作方法

一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器
1.(本技术要求申请号为：202222150800.4，申请日为2022年08月16日的优先权)
技术领域
2.本实用新型属于压电型超声波腐蚀检测技术领域，具体涉及一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器。


背景技术：

3.超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，由于其处理方便，并有良好的指向性，因此经常用于测量各种板材、管材壁厚、锅炉容器壁厚及其局部腐蚀、锈蚀的情况，对设备安全运行及现代化管理起着主要的作用。超声波测厚是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。
4.例如专利号cn105737771a，公开的一种金属管用超声波测厚探头及金属管用超声波测厚方法，以及专利号cn112361949a一种涡流与超声复合的测厚探头及测厚方法，都是通过压电型超声波探头进行测厚的，而在测厚时，通过耦合剂把探头与被测表面之间的空气排除，让超声波探头与被测表面达到良好的耦合，这样超声波探头发射的超声波就能够顺利传播到被测物体的内部，同时也使从被测物体内部反射回来的超声波能够顺利的被探头所接收，从而达到测厚的目的。
5.但是，超声波探头的接触面的直径一般在6-12毫米左右，而被测物体的表面通常也不一定是完全的平整，甚至有些表面还存在一定的弧度和凹坑，如果管道的外表面，单凭人手操作就很不容易使超声波探头在较短的时间内达到并保持良好的耦合状态，因而不能够快速地检测到准确的厚度值，并且重复性也差。在常温环境下，检测人员可以通过多花费一定的时间，总可以使得超声波探头能够达到良好的耦合状态，获得准确的厚度值；但是在高温环境下，由于检测人员一般会戴着防烫手套等防护物品，那么在短时间内使探头达到良好的耦合就不容易了。操作时间越长，检测人员的劳动强度就越大，检测效率就越低。
6.因此，如何提供一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型提供了一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，使探头始终保持被测物体的表面方向垂直，把施抹了耦合剂的探头以一定的恒定的压力，快速的、稳固的将探头耦合在被检测的物体表面，在短时间内使得探头达到良好的耦合状态，从而快速的获得准确的厚度测量值，提高检验效率，降低劳动强度。
8.为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案为：
9.一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，包括：
10.稳定器底座；
11.设置在所述稳定器底座下端的行走部；
12.中空的稳定器筒体，所述稳定器筒体固定连接在所述稳定器底座的上端；
13.位于所述稳定器筒体的中空腔内的探头，所述探头的第一端穿过所述稳定器底座，以与被测物体的测量面贴合；所述探头靠近第一端端部位置设置有弹簧限位柱；
14.弹力调节螺母，所述弹力调节螺母可调位置地连接于所述稳定器筒体远离所述稳定器底座的一端；
15.弹簧，所述弹簧位于所述稳定器筒体的中空腔内，并套设在所述探头的外侧；所述弹簧的一端与所述弹力调节螺母抵接，另一端与所述弹簧限位柱抵接。
16.进一步地，所述行走部为强磁轮，所述强磁轮为4个，4个所述强磁轮可转动地设置在所述稳定器底座的下端，并对称设置在所述稳定器底座的两侧。
17.进一步地，还包括耦合剂，所述耦合剂贴合在所述探头的耦合面；其中，被测物体的测量面与所述探头之间通过所述耦合剂贴合。
18.进一步地，所述稳定器筒体靠近所述稳定器底座的一端径向对称设置有2个开口，所述弹簧限位柱位于所述开口内，并延伸至所述稳定器筒体外。
19.本实用新型的有益效果：
20.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，相对于传统的将探头进行耦合的检测方法相比，使用该耦合稳定器会节省很多时间，提高检验效率。
21.尤其是在高温环境下使用本实用新型，在3-5秒就可以完成一个检测点检验工作，大大降低检测人员的劳动强度和改善检测人员工作环境。
附图说明
22.图1为本实用新型的测量状态的整体结构剖视示意图；
23.图2为本实用新型的测量状态的外观示意图；
24.图3为本实用新型的未测量状态(弹簧处于初始弹力状态)的整体结构剖视示意图；
25.图4为本实用新型的测量状态(弹簧压缩状态)的整体结构剖视示意图；
26.其中：1、被测物体；2、强磁轮；3、稳定器筒体；4、弹簧限位柱；5、探头；6、弹力调节螺母；7、弹簧；8、稳定器底座；9、耦合剂；d0、弹簧初始长度；d1、弹簧压缩后长度；l、探头行程；e、弹簧压缩长度；f、外接推力；f1、弹簧压缩后压力。
具体实施方式
27.本实用新型提供一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器。以下结合附图对本实用新型技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。
28.实施例1
29.参考图1-4，一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，基于被测物体1，包括：
30.稳定器底座8；
31.设置在稳定器底座8下端的行走部；
32.中空的稳定器筒体3，稳定器筒体3固定连接在稳定器底座8的上端；
33.位于稳定器筒体3的中空腔内的探头5，探头5的第一端穿过稳定器底座8，以与被测物体1的测量面贴合；探头5靠近第一端端部位置设置有弹簧限位柱4；
34.弹力调节螺母6，弹力调节螺母6可调位置地连接于稳定器筒体3远离稳定器底座8的一端；
35.弹簧7，弹簧7位于稳定器筒体3的中空腔内，并套设在探头5的外侧；弹簧7的一端与弹力调节螺母6抵接，另一端与弹簧限位柱4抵接。
36.在本实施例中，行走部为强磁轮2，强磁轮2为4个，4个强磁轮2可转动地设置在稳定器底座8的下端，并对称设置在稳定器底座8的两侧。
37.其中，强磁轮2的材质为耐高温磁铁。
38.具体的，为了防止发生磁退现象，设置强磁轮耐高温磁铁材质，可达到350℃的高温以下使用。
39.在其他实施例中，对于大于350℃的被测产品或不锈钢类的产品，本实施例中将行走部更换无磁性不锈钢轮，此时轮子的作用只起到支撑作用。
40.本实施例提供的压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，还包括耦合剂9，耦合剂9贴合在探头5的耦合面；其中，被测物体1的测量面与探头5之间通过耦合剂9贴合。
41.在本实施例中，稳定器筒体3靠近稳定器底座8的一端径向对称设置有2个开口，弹簧限位柱4位于开口内，并延伸至稳定器筒体3外。
42.在本实施例提供的压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器中，对于测量铁磁性物体的厚度，通过强磁轮2，把稳定器底座8牢牢的固定在铁磁性被测物体1上(对于非铁磁性材料，强磁轮2仅起到支撑作用)，并使探头5与被测物体1的表面保持垂直方向。
43.在本实施例中，稳定器筒体3远离稳定器底座8的一端设置有外螺纹，外螺纹与弹力调节螺母6螺纹配合；通过调节弹力调节螺母6的相对位置，就可以改变弹力调节螺母6与弹簧限位柱4在未测量的状态下两者之间的距离，即可改变弹簧初始状态长度d0，也就改变了弹簧7的初始弹力。
44.在未测量时，在弹簧7的初始弹力的作用下，探头5的头部被推出稳定器的筒体3之外，其伸出的长度比在测量时要长，即弹簧压缩长度e。
45.在测量的时候，探头5的头部与被测物体1接触时，由于稳定器磁轮2把稳定器的稳定器底座8牢牢吸附在被测物体1上，使前后两个强磁轮2与探头5的头部保持在一个直线或内凹的弧线(相对检测管道的周向方向)上，而此时弹簧7的弹力小于强磁轮2的吸力，所以探头5不能把稳定器的稳定器底座8顶起来，相反只能被被测物体1将探头5压进入到稳定器的稳定器筒体3内。
46.由于弹簧限位柱4是固定在探头5上面成一体的，随着探头5向稳定器筒体3内部移动，弹簧限位柱4即压缩弹簧7使其产生更大的弹力，而这个弹力即被施加在探头5上就形成了向外推的力，该外推力就是施加给探头5的耦合力。
47.在测量过程中，除了弹簧7的外推力之外，检测人员没有施加任何其他的力在探头5上。在调节好弹力调节螺母6的位置以后，弹簧压缩长度e(即弹簧初始长度d0减去弹簧压缩后长度d1)，是一个相对固定的数值，所以该外推的力也是一个相对固定的数值。
48.在每次测量时，探头5被压入稳定器筒体3的深度s也是一个相对的恒定值，即探头
行程l(考虑到探头5与被测物体1的接触面和强磁轮2不一定每次都在同一个平面上)，即把弹簧7产生的一个相对恒定的、稳定(不会产生晃动的)的力施加在探头5上，从而能够快速的、准确的得到厚度的测量值。
49.在本实施例中，弹簧限位柱4有三个功能：1)将弹簧7的弹力施加在探头5上；2)是防止探头5被弹簧7推出稳定器筒体3；3)限定探头5的伸缩范围(因为弹簧限位柱4位于开口内)。
50.弹簧7的弹力的大小调节原则：1)在测量保证时弹簧7的弹力不能将稳定器底座8顶起来使其脱离被测物体1，即不能大于稳定器的所有的强磁轮2与被测物体1之间的吸力；2)在满足前面1)的情况下，给探头5提供合适的耦合力。
51.在其他实施例中，对于测量不锈钢等非铁磁性物体时，强磁轮2不能与被测物体1吸附在一起，也就不能使稳定器底座8固定在被测物体1上。在这种情况下，需要外加推力f给稳定器筒体3或弹力调节螺母6上，此时的强磁轮2仅仅作为支撑，外加推力f(外加推力f应大于压簧压缩后压力f1)将稳定器与被测物体1保持稳定的接触，探头5同样会得到一个恒定的耦合力，因此，也能够实现与在磁性物体上同样的测量效果。
52.在其他实施例中，在高温情况下，对于被测物体的温度超过强磁轮2的适用温度时，本稳定器的强磁轮2的适用温度为350度以下，超过该温度时，磁轮2将会退磁。在该情况下为了避免强磁轮2因退磁而报废，仅仅将把强磁轮2更换成不锈钢轮。由于不锈钢轮与被测物体也不能吸附在一起，该情况与前面提到的测量不锈钢等非铁磁性材料一样，也需要外加推力f给稳定器筒体3或弹力调节螺母6上(外加推力f应大于压簧压缩后压力f1)，同样能够快速、准确的得到厚度的测量值。
53.在其他实施例中，通过强磁轮2还可以使探头在被检物体上滑动，只要与之配套的超声波测厚仪或探伤仪具有扫描功能，即可实现超声波扫描腐蚀检测。
54.实施例2
55.本实施例为一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定方法，采用实施例1提供的压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，该方法包括以下步骤：
56.通过强磁轮2固定在被测物体1上，并使探头5与被测物体1的表面保持垂直方向；
57.通过弹力调节螺母6调节弹簧7给探头5施加垂直的恒定压力；
58.在被测物体1表面涂敷耦合剂9，耦合剂9与探头5的耦合面贴合，使探头5在施加了耦合剂9的作用下实现稳定测量。
59.在本实施例中，通过弹力调节螺母6对弹簧7的压缩长度进行调节。
60.在其他实施例中，对于非铁磁性材料，强磁轮2起到支撑作用。
61.在其他实施例中，通过强磁轮2使探头5在被检物体上滑动，实现超声波扫描腐蚀检测。
62.本实用新型的工作原理为：通过本实用新型的强磁轮2，把稳定器牢牢的固定在铁磁性被测物体1上(对于非铁磁性材料，强磁轮2起到支撑作用)，并使探头5与被测表面保持垂直方向；通过稳定器的内部弹簧7，给探头5施加一个向下的恒定的压力，这样施加了耦合剂9的探头5就可以得到稳定和良好的耦合，厚度测量数值即准确、稳定，且重复性好；施加的压力的大小，可以通过弹力调节螺母6进行调节。另外，通过磁性轮(强磁轮2)还可以使探头5在被检物体上滑动，即可实现超声波扫描腐蚀检测。
63.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型提供的一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器及耦合稳定方法，相对于传统的将探头进行耦合的检测方法相比，使用该耦合稳定器会节省很多时间，提高检验效率。
64.尤其是在高温环境下使用本实用新型，在3-5秒就可以完成一个检测点检验工作，大大降低检测人员的劳动强度和改善检测人员工作环境。
65.以上对本实用新型的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本实用新型的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本实用新型的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，其特征在于，包括：稳定器底座(8)；设置在所述稳定器底座(8)下端的行走部；中空的稳定器筒体(3)，所述稳定器筒体(3)固定连接在所述稳定器底座(8)的上端；位于所述稳定器筒体(3)的中空腔内的探头(5)，所述探头(5)的第一端穿过所述稳定器底座(8)，以与被测物体(1)的测量面贴合；所述探头(5)靠近第一端端部位置设置有弹簧限位柱(4)；弹力调节螺母(6)，所述弹力调节螺母(6)可调位置地连接于所述稳定器筒体(3)远离所述稳定器底座(8)的一端；弹簧(7)，所述弹簧(7)位于所述稳定器筒体(3)的中空腔内，并套设在所述探头(5)的外侧；所述弹簧(7)的一端与所述弹力调节螺母(6)抵接，另一端与所述弹簧限位柱(4)抵接。2.根据权利要求1所述的压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，其特征在于，所述行走部为强磁轮(2)，所述强磁轮(2)为4个，4个所述强磁轮(2)可转动地设置在所述稳定器底座(8)的下端，并对称设置在所述稳定器底座(8)的两侧。3.根据权利要求1所述的压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，其特征在于，还包括耦合剂(9)，所述耦合剂(9)贴合在所述探头(5)的耦合面；其中，被测物体(1)的测量面与所述探头(5)之间通过所述耦合剂(9)贴合。4.根据权利要求1所述的压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，其特征在于，所述稳定器筒体(3)靠近所述稳定器底座(8)的一端径向对称设置有2个开口，所述弹簧限位柱(4)位于所述开口内，并延伸至所述稳定器筒体(3)外。

技术总结
本实用新型公开了一种压电型超声波测厚仪探头耦合稳定器，属于压电型超声波腐蚀检测技术领域，其包括：稳定器底座；设置在稳定器底座下端的行走部；中空的稳定器筒体，固定连接在稳定器底座的上端；位于稳定器筒体的中空腔内的探头，探头的第一端穿过稳定器底座，以与被测物体的测量面贴合；探头靠近第一端端部位置设置有弹簧限位柱；弹力调节螺母，可调位置地连接于稳定器筒体远离稳定器底座的一端；弹簧，位于稳定器筒体的中空腔内，并套设在探头的外侧；弹簧的一端与弹力调节螺母抵接，另一端与弹簧限位柱抵接。本实用新型相对于传统的将探头进行耦合的检测方法相比，使用该耦合稳定器会节省很多时间，提高检验效率。提高检验效率。提高检验效率。


技术研发人员：丁晖 宋健 李东风 陈谋财 段庆儒
受保护的技术使用者：北京科海恒生科技有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/8/8