一种用于小管径厚壁管的TOFD检测系统的制作方法
本发明涉及超声波分析，更具体地说，本发明涉及一种用于小管径厚壁管的tofd检测系统。
背景技术：
1、tofd（超声衍射时差法）常用于压力容器及大直径环缝和纵缝的检测，通过发送探头发射超声波信号，当超声波遇到缺陷（如裂纹、空洞等）时，超声波会在缺陷边缘发生衍射，接收探头接收这些衍射信号，因其常规的扫查架既平直，尺寸又大，对于小管径检测来说，扫查架无法贴合管外壁，同时探头与管壁之间的耦合不稳定，扫查过程中会造成灵敏度差异很大，大大影响缺陷的检出率。
2、例如在公开号为cn110988132a的中国专利申请中公开了一种焊缝单侧tofd检测方法，所述焊缝检测系统具有第一发射探头与第一接收探头，所述方法包括：所述第一发射探头设置在目标检测件上位于目标焊缝一侧，所述第一接收探头设置在目标检测件上，与第一发射探头位于目标焊缝的同一侧；所述第一发射探头发射超声波，第一接收探头接收超声波，调整第一接收探头与所述第一发射探头之间的距离，使接收到的信号强度最强；根据所述第一发射探头的超声波发射强度分布与所述第一接收探头接收到的信号强度分布确定目标焊缝是否具有缺陷。本发明使用时不需要考虑与管道连接的不规则接口及接口另一端的零件，可以完成对管道与法兰接口或者不规则管道接口处的焊缝检测。
3、以上专利均存在本背景技术提出的问题：进行小管径厚壁管的tofd检测时，扫查架无法贴合管外壁，同时探头与管壁之间的耦合不稳定，扫查过程中会造成灵敏度差异很大，大大影响缺陷的检出率，导致超声波在探头与管壁之间的传播受阻，直接影响检测结果的准确性。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种用于小管径厚壁管的tofd检测系统，用于解决进行小管径厚壁管的tofd检测时，扫查架无法贴合管外壁，同时探头与管壁之间的耦合不稳定，扫查过程中会造成灵敏度差异很大的问题，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种用于小管径厚壁管的tofd检测系统，包括链式扫查架、第一探头、第一自适应探头支架、第二探头、第二自适应探头支架、第一动态调节模块、第二动态调节模块以及处理器，第一探头用于向管道材料中发射超声波；第一自适应探头支架用于固定第一探头，并确保第一探头能够根据管道表面的曲率进行自动调整；第一动态调节模块用于通过检测管道的直径和曲率，实时增减链节单元数量：通过获取管道的第一几何参数以及链条的第二几何参数，第一几何参数包括管道的外直径、曲率以及厚度，第二几何参数包括链节单元的长度以及链节单元之间的距离；基于第一几何参数以及第二几何参数计算每个链节单元的中心角的公式为：
4、；
5、式中：为第i个链节单元的中心角，为链节单元的长度，为管道的外直径；
6、根据获取的链节单元的中心角制定链节单元动态调节策略分析链节单元个数和长度的最佳组合，链节单元动态调节策略的目标函数为：
7、；
8、式中：为最小化链节单元数量，为最小化，为链节单元数量，为链条覆盖角度，为第i个链节单元的中心角，为链节单元的长度，为管道的外直径。
9、作为本发明的进一步方案，基于链节单元动态调节策略的目标函数制定如下约束条件：
10、链节单元的长度l和链节单元之间的间距d需满足管道曲率的要求，公式为：；
11、链节单元的总长度需覆盖管道的某个圆周长度，公式为：；
12、链节单元之间的间距d需不影响探头与管道表面的接触，公式为：。
13、作为本发明的进一步方案，第二动态调节模块用于动态调节第一自适应探头支架以及第二自适应探头支架的与管道之间的第一工作系数；第一工作系数包括第二探头高度的调节力以及第一探头或第二探头与管壁的接触压力；基于第二探头通过获取超声波的反射信号或衍射信号，实时监测接收到的信号强度，若信号强度低于预设的目标信号强度阈值，则第二探头与管壁之间的接触不良或耦合剂不足，此时第二自适应探头支架基于第一调整反馈机制调整高度，第一调整反馈机制的公式为：
14、；
15、式中：为调整第二探头高度的调节力，为反馈控制系数，为预设的目标信号强度阈值，为实际接收到的信号强度。
16、作为本发明的进一步方案，通过安装在第一自适应探头支架以及第二自适应探头支架上的压力传感器，分别实时监测第一探头、第二探头与管壁的接触压力，通过监测超声波传播过程中的第一探头、第二探头与管壁的接触压力制定第二调整反馈机制调整接触压力，第二调整反馈机制的公式为：
17、；
18、式中：为调整第一探头或第二探头与管壁的接触压力，为反馈控制系数，为预设第一探头或第二探头与管壁的目标接触压力值，为第一探头或第二探头与管壁的接触压力值。
19、一种电子设备，包括：存储有可执行程序代码的存储器；与所述存储器耦合的处理器；处理器调用存储器中存储的所述可执行程序代码，执行上述的用于小管径厚壁管的tofd检测系统。
20、一种计算机存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述的用于小管径厚壁管的tofd检测系统。
21、一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述的用于小管径厚壁管的tofd检测系统。
22、本发明一种用于小管径厚壁管的tofd检测系统的技术效果和优点：本发明通过第一自适应探头支架确保第一探头能够根据管道表面的曲率进行自动调整，基于第二自适应探头支架动态调整探头位置，确保第二探头能够根据管道表面的曲率进行自动调整，利用第一动态调节模块检测管道的直径和曲率，实时增减链节单元数量，避免因扫查架无法紧贴管道而导致的检测失效或信号弱化；并基于第二动态调节模块用于动态调节第一自适应探头支架以及第二自适应探头支架的与管道之间的工作系数，能够根据不同管道表面的检测需求，自动调整探头支架的压力和位置，保持检测过程中的灵敏度一致性；通过探头支架的自适应调节和实时监测，确保探头在不同位置的灵敏度保持一致，减少了信号的波动，保证了缺陷检出率的提高，尤其是对于微小缺陷的检测。
技术特征：
1.一种用于小管径厚壁管的tofd检测系统，包括链式扫查架、第一探头（6）、第一自适应探头支架（7）、第二探头（2）、第二自适应探头支架（4）、第一动态调节模块、第二动态调节模块以及处理器，其特征在于，第一探头（6）用于向管道（8）材料中发射超声波；第一自适应探头支架（7）用于固定第一探头（6），并确保第一探头（6）能够根据管道（8）表面的曲率进行自动调整；第一动态调节模块用于通过检测管道（8）的直径和曲率，实时增减链节单元（1）数量：通过获取管道（8）的第一几何参数以及链条的第二几何参数，第一几何参数包括管道（8）的外直径、曲率以及厚度，第二几何参数包括链节单元（1）的长度以及链节单元（1）之间的距离；基于第一几何参数以及第二几何参数计算每个链节单元（1）的中心角的公式为：
2.根据权利要求1所述的一种用于小管径厚壁管的tofd检测系统，其特征在于，基于链节单元（1）动态调节策略的目标函数制定如下约束条件：
3.根据权利要求1所述的一种用于小管径厚壁管的tofd检测系统，其特征在于，第二动态调节模块用于动态调节第一自适应探头支架（7）以及第二自适应探头支架（4）与管道（8）之间的第一工作系数；第一工作系数包括第二探头（2）高度的调节力以及第一探头（6）或第二探头（2）与管壁的接触压力；基于第二探头（2）通过获取超声波的反射信号或衍射信号，实时监测接收到的信号强度，若信号强度低于预设的目标信号强度阈值，则第二探头（2）与管壁之间的接触不良或耦合剂不足，此时第二自适应探头支架（4）基于第一调整反馈机制调整高度，第一调整反馈机制的公式为：
4.根据权利要求3所述的一种用于小管径厚壁管的tofd检测系统，其特征在于，通过安装在第一自适应探头支架（7）以及第二自适应探头支架（4）上的压力传感器，分别实时监测第一探头（6）、第二探头（2）与管壁的接触压力，通过监测超声波传播过程中的第一探头（6）、第二探头（2）与管壁的接触压力制定第二调整反馈机制调整接触压力，第二调整反馈机制的公式为：
5.一种电子设备，包括：存储有可执行程序代码的存储器；与所述存储器耦合的处理器；其特征在于：所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-4任一项所述的系统。
6.一种计算机存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-4任一项所述的系统。
7.一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-4任一项所述的系统。
技术总结
本发明涉及超声波分析技术领域，具体公开了一种用于小管径厚壁管的TOFD检测系统，用于解决进行小管径厚壁管的TOFD检测时，扫查架无法贴合管外壁，同时探头与管壁之间的耦合不稳定，扫查过程中造成灵敏度差异大的问题；本发明通过第一自适应探头支架确保第一探头能够根据管道表面的曲率进行自动调整，基于第二自适应探头支架动态调整探头位置，确保第二探头能够根据管道表面的曲率进行自动调整，利用第一动态调节模块检测管道的直径和曲率，实时增减链节单元数量，基于第二动态调节模块动态调节第一自适应探头支架以及第二自适应探头支架的与管道之间的工作系数；本发明能够提升检测精度以及检测效率，并增强系统的适应性和灵活性。
技术研发人员：陈冬青,陈晓飞,季伟,庄绪兰,梁雨琛
受保护的技术使用者：烟台通瑞检测技术服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5