X射线无损探伤设备.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102818810 A (43)申请公布日 2012.12.12 CN 102818810 A *CN102818810A* (21)申请号 201210139470.7 (22)申请日 2012.05.08 G01N 23/04(2006.01) (71)申请人 西安筑波科技有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新一路 25 号 创新大厦 S305 室 (72)发明人 王波 刘小军 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 骆苏华 (54) 发明名称 X 射线无损探伤设备 (57) 摘要 一种 X 射线无损探伤设备， 主要用于直。

2、线状 被检测物体 （如电线、 电缆、 钢缆、 钢筋、 直管、 木材 等） 的无损探伤。该设备包括 ： 被检测物体容置 腔 ； 多个环绕所述被检测物体容置腔设置的 X 射 线源 ； 多个环绕所述被检测物体容置腔设置的检 测器， 所述检测器的数量与 X 射线源的数量相同， 各检测器与对应的X射线源相对放置， 用于获取X 射线经过被检测物体后产生的检测信号。所述 X 射线无损探伤设备通过多个 X 射线源从不同角度 对被检测物体进行探伤， 从而可以获得被检测物 体的全方位 X 射线透视图像， 因而可以更直观且 精确地获得被检测物体内、 外部缺陷所在， 获得更 精确的探伤结果。 (51)Int.Cl. 。

3、权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 8 页 1/2 页 2 1. 一种 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 包括 ： 被检测物体容置腔 ； 多个环绕所述被 检测物体容置腔设置的 X 射线源 ； 多个环绕所述被检测物体容置腔设置的检测器， 所述检 测器的数量与 X 射线源的数量相同， 各检测器与对应的 X 射线源相对放置， 用于获取 X 射线 经过被检测物体后产生的检测信号。 2. 如权利要求 1 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 还包括 ： 控制电路， 用于控 制所。

4、述 X 射线源及检测器进行无损探伤。 3. 如权利要求 2 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 还包括 ： 滑轮结构， 所述滑 轮结构相对设置以夹持所述被检测物体， 并基于所述控制电路的控制信号沿检测方向移 动。 4. 如权利要求 3 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 还包括 ： 位置传感器， 用于 记录所述滑轮结构沿检测方向移动的距离， 并将记录结果反馈至所述控制电路 ； 所述控制电路包括滑轮结构控制装置， 所述滑轮结构控制装置基于所述记录结果控制 所述滑轮结构前进、 后退或停止。 5.如权利要求2所述的X射线无损探伤设备， 其特征在于， 还包括 ： 电源， 用于对所述。

5、X 射线无损探伤设备中各部件供电。 6.如权利要求5所述的X射线无损探伤设备， 其特征在于， 所述电源为电池或基于输电 线电能供电的电磁供电装置。 7. 如权利要求 2 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 还包括 ： 角度传感器， 用于 记录所述 X 射线源及检测器相对于被检测物体的角度， 并将记录结果反馈至所述控制电 路 ； 所述控制电路基于所述记录结果控制所述 X 射线源及检测器调整其相对于被检测物 体的角度。 8. 如权利要求 2 至 7 任一项所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 还包括 ： 天线， 用于接收外部的检测操作信号 ； 所述控制电路基于所述检测操作信号进行。

6、相应控制。 9. 如权利要求 8 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 还包括 ： 外壳， 所述外壳开 设有与被检测物体容置腔匹配的通孔 ； 所述 X 射线源及检测器封闭于所述外壳内。 10. 如权利要求 9 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 所述外壳包括外壳主体及 外壳主体两侧的收纳部 ； 所述通孔分别开设于外壳主体两侧的收纳部 ； 所述 X 射线源及检 测器固定于所述外壳主体中。 11. 如权利要求 9 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 所述外壳的材料为放射线 遮蔽材料。 12. 如权利要求 9 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 所述天线架设于所。

7、述外壳 上。 13. 如权利要求 9 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 还包括 ： 滑轮结构， 所述 滑轮结构相对设置以夹持所述被检测物体， 并基于所述控制电路的控制信号沿检测方向移 动 ： 所述滑轮结构包括滑轮支架、 滑轮、 齿轮组及马达 ； 所述滑轮支架设有固定部和与固定部连接的轮轴 ； 所述固定部固定于所述外壳上， 所 述轮轴穿过所述滑轮并与所述滑轮固定连接 ； 权 利 要 求 书 CN 102818810 A 2 2/2 页 3 所述齿轮组包括第一齿轮和第二齿轮， 所述第一齿轮穿设于所述轮轴上并与所述轮轴 固定连接， 所述第二齿轮与所述第一齿轮互相咬合， 基于所述马达的转动。

8、而带动所述第一 齿轮转动 ； 所述马达与所述控制电路相连， 受控于所述控制电路。 14. 如权利要求 1 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 所述 X 射线源均位于垂直 于检测方向的同一平面内。 15.如权利要求14所述的X射线无损探伤设备， 其特征在于， 所述X射线源的数量大于 或等于 3 个。 16.如权利要求15所述的X射线无损探伤设备， 其特征在于， 所述3个X射线源在所处 平面内构成等边三角形或等腰三角形。 17. 如权利要求 3 所述的 X 射线无损探伤设备， 其特征在于， 所述滑轮均位于垂直于检 测方向的同一平面内， 且在所处平面内构成三角形。 权 利 要 求 书 CN。

9、 102818810 A 3 1/5 页 4 X 射线无损探伤设备 技术领域 0001 本发明涉及无损探伤技术， 特别涉及 X 射线无损探伤设备。 背景技术 0002 在管道焊接施工中， 为了确保工程质量， 每一道环形焊缝都需进行无损探伤， 而最 常用的探伤设备是 X 射线探伤机。而基于 X 射线探伤机可以进行无损探伤的特性， 其还被 拓展应用到了不同的探伤领域上， 例如对电缆、 传输电力线等的探伤上。 0003 日本专利申请公开 JP2005-181188A 中就公开了一种用于对架空输电线路进行探 伤的X射线探伤设备， 其使用X射线投射到架空输电线路， 并通过架空输电线路对应的透视 图像， 。

10、以检测电线内部的腐蚀或恶化情况。类似的有关 X 射线探伤的技术还可在日本专利 申请公开 JP2007-292508A 中发现更多其它细节。 0004 目前， 随着业界对X射线探伤设备的要求进一步提高， 对X射线探伤设备的技术改 进也在不断进行中。 发明内容 0005 本发明提供一种 X 射线无损探伤设备， 以提供一种高效、 精度较高的探伤设备。 0006 为解决上述问题， 本发明提供一种 X 射线无损探伤设备， 包括 ： 被检测物体容置 腔 ； 多个环绕所述被检测物体容置腔设置的 X 射线源 ； 多个环绕所述被检测物体容置腔设 置的检测器， 所述检测器的数量与X射线源的数量相同， 各检测器与对。

11、应的X射线源相对放 置， 用于获取 X 射线经过被检测物体后产生的检测信号。 0007 与现有技术相比， 上述方案具有以下优点 ： 通过多个 X 射线源从不同角度对被检 测物体进行探伤， 从而可以获得被检测物体的全方位 X 射线透视图像， 因而可以更高效直 观且精确地获得被检测物体内、 外部缺陷所在， 获得更精确的探伤结果。 附图说明 0008 图 1 是本发明 X 射线无损探伤设备的一种实施方式中各 X 射线源与检测器的位置 关系示意图 ； 0009 图 2 是对应图 1 的本发明 X 射线无损探伤设备的一种实施方式的功能框图 ； 0010 图 3 是本发明 X 射线无损探伤设备的一种实施例。

12、用于无损探伤的示意图 ； 0011 图 4 是图 3 中所示 X 射线无损探伤设备的内部结构示意图 ； 0012 图 5 是本发明 X 射线无损探伤设备的另一种实施例用于无损探伤的示意图 ； 0013 图 6 是图 5 中所示 X 射线无损探伤设备的内部结构示意图 ； 0014 图 7 是图 5 中所示 X 射线无损探伤设备的外壳主体两侧收纳部的示意图 ； 0015 图 8 是图 7 所示外壳主体两侧收纳部的滑轮结构示意图。 具体实施方式 说 明 书 CN 102818810 A 4 2/5 页 5 0016 本发明提供的 X 射线无损探伤设备， 包括 ： 被检测物体容置腔 ； 多个环绕所述被。

13、检 测物体容置腔设置的 X 射线源 ； 多个环绕所述被检测物体容置腔设置的检测器， 所述检测 器的数量与 X 射线源的数量相同， 各检测器与对应的 X 射线源相对放置， 用于获取 X 射线经 过被检测物体后产生的检测信号。本发明 X 射线无损探伤设备的结构， 通过多个 X 射线源 从不同角度对被检测物体进行探伤， 从而可以获得被检测物体的全方位 X 射线透视图像。 0017 图 1 所示为本发明 X 射线无损探伤设备的一种实施方式中各 X 射线源与检测器的 位置关系示意图。参照图 1 所示， 本发明 X 射线无损探伤设备的一种实施方式包括 3 个 X 射线源及 3 个对应的检测器。具体地， 第。

14、一 X 射线源 2a、 第二 X 射线源 2b 及第三 X 射线源 2c 分别与对应的第一检测器 3a、 第二检测器 3b 及第三检测器 3c 相对放置， 以获取 X 射线 经过被检测物体 5 后产生的检测信号。 0018 上述的 X 射线源和检测器对应地构成一组 X 射线发生及检测单元。三组 X 射线发 生及检测单元围绕被检测物体， 以从多个不同角度向所述被检测物体投射 X 射线， 并进行 相应检测。 0019 具体地， 上述的 3 个 X 射线源能够以脉冲方式发射 X 射线。上述的三组 X 射线发 生及检测单元会沿被检测物体 5 的轴向行进， 并且在行进过程中， 由所述 X 射线源产生 X。

15、 射 线， 并由对应的检测器检测 X 射线经过被检测物体后产生的检测信号。所述检测信号可以 为被检测物体 5 经 X 射线照射后的透视图像。若被检测物体内部存在损伤或缺陷 （以电线 为例， 其内部有腐蚀或断裂情况） ， 其对应的透视图像会与内部无损伤时对应的透视图像存 在明显差异。从而， 通过观察透视图像即可对被检测物体进行无损探伤。此外， 所述 X 射线 无损探伤设备并不仅限于对电线进行无损探伤， 还可对其他直线状被检测物体 （如电缆、 钢 缆、 钢筋、 直管、 木材等） 进行无损探伤。 0020 可选地， 所述3个X射线源在所处平面内构成等边三角形或等腰三角形， 以提供对 被检测物体5的全。

16、方位透射， 以使得综合所述3个检测器的检测信号可获得被检测物体360 度的全方位透视图像。 0021 本发明 X 射线无损探伤设备中检测器沿被检测物体 5 径向的尺寸 A 应满足下述条 件 ： 0022 0023 其中， R为被检测物体5的半径， L1为X射线源沿射线方向至被检测物体5的距离， L2为 X 射线源至对应的检测器的距离。 0024 本发明 X 射线无损探伤设备中 X 射线源的脉冲频率 J 应满足下述条件 ： 0025 0026 其中， V 为本发明 X 射线无损探伤设备沿被检测物体 5 轴向移动的速度， W 为检测 器沿被检测物体轴向的宽度， N 为 X 射线发生及检测单元的数量。

17、 （此处为 N=3） 。 0027 如果所述 X 射线无损探伤设备对被检测物体 5 进行连续移动检测时， 本发明中 X 说 明 书 CN 102818810 A 5 3/5 页 6 射线源的脉冲宽度 T 应满足下述条件 ： 0028 0029 其中， D代表检测器的分辨率。 例如， 当检测器的单个检测单元的尺寸为48m时， 检测器的分辨率为 48m。当然， 如果采用 ： 移动 - 停 - 照相 - 移动 - 停 - 照相的循环检测 方式时， 上述脉冲宽度 T 的设置方式可以不受 （3） 式的限制。 0030 通过上述 3 组 X 射线发生及检测单元对被检测物体 5 轮流且连续地进行 X 射线透。

18、 射及检测， 最终获得被检测物体 5 的全方位透视图像， 从而借助该图像进行损伤缺陷的分 析。 0031 结合图 1 和图 2 所示， 本发明 X 射线无损探伤设备的一种实施方式中， 除上述的 3 个 X 射线源及对应的 3 个检测器外， 还包括 ： 控制电路 7、 存储器 9、 滑轮控制装置 10 及滑轮 结构 11、 位置传感器 12， 其中， 0032 所述滑轮结构 11 相对设置以形成夹持所述被检测物体的夹持机构 ； 0033 位置传感器 12， 用于计算 X 射线源的透射中心点在被检测物体上的位置， 以记录 所述滑轮结构 11 沿检测方向移动的距离， 并将相应位置信息反馈至控制电路 。

19、7 ； 0034 控制电路7， 用于在所述X射线无损探伤设备进行无损探伤时启动各X射线源及检 测器， 并根据所述位置传感器 12 反馈的位置信息产生移动控制信号， 所述移动控制信号用 于控制所述 X 射线无损探伤设备沿被检测物体轴向的移动速度及移动方向 ； 0035 滑轮控制装置 10， 在获得控制电路 7 发送的移动控制信号后， 相应控制滑轮结构 11 沿被检测物体轴向移动 ； 以及， 存储器 9， 用于存储各检测器获得的检测信号。 0036 上述实施方式中， 各部件的电力供应可由电源 8 提供。例如， 电源 8 可以是电池， 也可以是电磁供电装置。 电磁供电装置是基于输电线在通电时的外部电。

20、磁信号提供电力供 应， 通常有电磁感应方式和磁共振方式， 此处不再详述。采用电磁供电装置时， 所述 X 射线 无损探伤设备可以不受电池容量的限制， 特别适合于高压输电线的在线 （不停电） 无损检测 应用。 0037 此外， 存储于存储器 9 中的检测信号 （透视图像） 将被发送至计算机终端或其他处 理终端。所述检测信号可通过有线 （网络电缆、 光纤等） 或无线 （WiFi、 蓝牙、 红外、 微波等） 方式进行传输。如前所述， 通过观察透视图像是否存在异常就可判断被检测物体是否存在 损伤或缺陷。 0038 在本发明的其他实施方式中， 所述 X 射线无损探伤设备还可以包括角度传感器 13， 用于记。

21、录所述 X 射线源相对于被检测物体的角度 （例如沿被检测物体轴向检测， 则所述 角度为沿所述被检测物体径向的角度） ， 并将记录结果反馈至所述控制电路。所述控制电路 基于所述记录结果控制所述 X 射线源及检测器调整其相对于被检测物体的角度。例如， 可 以通过所述被检测物体容置腔绕被检测物体旋转， 以实现 X 射线源及检测器的角度调整。 从而， 使得所述 X 射线无损探伤设备能够更精确地对于被检测物体进行全方位透射及检 测。 0039 以下通过一些具体实例对本发明 X 射线无损探伤设备的结构及工作方式进行详 细说明。 说 明 书 CN 102818810 A 6 4/5 页 7 0040 结合参。

22、考图 3、 图 4， 本发明 X 射线无损探伤设备的一种实施例包括 ： 0041 圆筒形外壳 15， 包括外壳主体及外壳主体两侧的收纳部 15c， 所述外壳主体和所 述收纳部均可分为固定部15a和开口部15b， 所述开口部15b与所述固定部15a的一端固定 连接， 另一端活动连接 ； 0042 所述收纳部15c的内壁各固定有3组滑轮结构11， 所述3组滑轮结构11两两间成 夹角相对设置以夹持所述被检测物体 5 ； 所述圆筒形外壳 15 整体构成被检测物体容置腔 ； 0043 所述外壳主体的内壁还固定有第一X射线源2a、 第二X射线源2b及第三X射线源 2c， 以及第一检测器 3a、 第二检测器。

23、 3b 及第三检测器 3c， 所述 X 射线源与检测器一一对应， 其相对位置关系如图 1 所示 ； 0044 所述外壳主体中还设置有无线电设备， 其与固定于所述外壳主体的外壁的无线电 天线 18 相连接， 以处理与外界的无线电通讯。 0045 此外， 所述外壳主体中还内置有前述的电磁供电装置及位置传感器等， 此处就不 再赘述了。 0046 本实施例 X 射线无损探伤设备中， 所述外壳 15 的材料采用放射线遮蔽材料 （如含 铅复合材料） ， 以对设备使用人员提供良好的保护。 0047 可选地， 所述收纳部 15c 相对于所述外壳主体的口径较小， 以更好地与被检测物 体配合， 并且还能够减轻所述。

24、X射线无损探伤设备的重量， 以使得所述X射线无损探伤设备 较为轻巧， 提高所述无损探伤设备的便携性。 0048 可选地， 所述收纳部15c还可以设置灯头19， 以便所述X射线无损探伤设备可以在 光线较弱的环境下使用。 0049 可选地， 所述开口部15b与所述固定部15a间一端可通过轴承固定连接， 另一端可 通过插销、 锁扣等方式活动连接。 0050 当需对被检测物体 5 进行探伤时， 首先在所述开口部 15b 与所述固定部 15a 的活 动连接处旋转所述开口部 15b， 以打开所述外壳 15。所述外壳 15 打开时形成被检测物体放 置通道， 被检测物体 5 经由图 4 中箭头所示方向被放入容。

25、置腔中， 以使得本实施例的 X 射线 无损探伤设备可以适应在较长距离电线的任一位置开始检测。然后将所述开口部 15b 反向 旋转， 以关闭所述外壳 15。此时， 被检测物体 5 处于所述外壳 15 的容置腔内， 并且被所述 3 组滑轮结构 11 夹持。 0051 然后， 接通检测设备的电源。通过遥控器 20 控制所述 X 射线无损探伤设备沿被检 测物体 5 的轴向运动， 以进行 X 射线的透射及检测。具体地， 所述遥控器 20 包括控制面板 及与控制面板相连接的无线电天线 20a。所述控制面板包括电源开关按钮 20c 及前进控制 按钮20d、 后退控制按钮20e及停止控制按钮20f， 分别用来。

26、关闭或启动所述遥控器20， 以及 控制所述 X 射线无损探伤设备沿图 3 中箭头所示方向前进、 后退及停止移动。另外， 所述控 制面板还包括有工作状态指示灯 20g 及显示屏 20b。所述显示屏 20 可用于显示遥控器 20 控制下， 所述 X 射线无损探伤设备的移动过程。 0052 例如， 在打开电源开关 20c 启动所述遥控器 20 后， 按下前进按钮 20d。所述遥控 器 20 会通过所述无线电天线 20a 向所述 X 射线无损探伤设备发送前进的控制指令。所述 X 射线无损探伤设备中的无线电设备 17 通过无线电天线 18 接收所述控制指令并解析获得 指令内容， 将之发送至控制电路7。 。

27、所述控制电路7就会根据所述指令内容及位置传感器反 说 明 书 CN 102818810 A 7 5/5 页 8 馈的位置信息产生移动控制信号， 并发送至滑轮控制装置。所述滑轮控制装置控制所述滑 轮结构 11 转动， 以使得所述 X 射线无损探伤设备沿图 3 中箭头所示方向前进， 以对被检测 物体 5 进行 X 射线的透射检测。而所述 X 射线无损探伤设备在前进过程中的情况可由所述 显示屏 20b 显示， 以便检测人员观察， 以调整所述 X 射线无损探伤设备的移动方向。 0053 如前所述， 所述 X 射线无损探伤设备中的各检测器会将检测到的检测信号存储于 存储器中。所述检测信号 （透视图像） 。

28、将被发送至计算机终端 14。所述无损探伤设备与所 述计算机终端 14 间的通讯可通过有线或无线的方式。本实施例中， 所述 X 射线无损探伤设 备与所述计算机终端 14 间的通讯可通过无线的方式。相应地， 计算机终端 14 也具有无线 收发装置14b。 当计算机终端14获取所述图像信号后， 就可在显示器中显示所述透视图像。 从而， 可实时地观测到所述无损探伤设备的探伤结果。 0054 结合参考图 5 和图 6， 本发明 X 射线无损探伤设备的另一种实施例， 其与上一实施 例的结构大致相同， 区别在于 ： X 射线源和检测器分别连续放置。相应的， 外壳 31 的形状呈 五边形， 在所述外壳 31 。

29、的下部设有嵌入式翻盖 31d。所述嵌入式翻盖 31d 一端固定连接于 所述外壳31上， 另一端嵌入所述外壳31上与所述嵌入式翻盖31d形状相配合的凹槽中。 通 过旋转所述嵌入式翻盖 31d， 也可打开所述外壳 31， 以放入被检测物体。 0055 另外， 本实施例中， 3 组检测器并非如上一实施例中单独放置， 而是连续放置于所 述外壳 31 的主体的内壁顶部， 其对应的 X 射线源仍然保持与相应的检测器位置相对。如图 6 中所示， 3 组 X 射线源对应地放置于所述外壳 31 的下部。本实施例可以进一步减少无损 探伤设备的体积和重量， 以提高无损探伤设备的便携性。 0056 本实施例中无损探伤。

30、设备对被检测物体的 X 射线透射方式及对无损探伤设备的 控制过程与上一实施例基本相同， 此处就不再赘述了。 0057 结合参考图4、 图6、 图7和图8， 在一具体的实施例中， 所述控制电路7可以通过齿 轮驱动的方式控制所述滑轮 11 沿被检测物体 5 的轴向移动。具体地， 3 组滑轮均包括滑轮 支架 11c、 滑轮 11、 齿轮组及马达 21。所述滑轮支架 11c 设有固定部和与固定部连接的轮 轴 ； 所述固定部固定于所述外壳上， 所述轮轴穿过所述滑轮 11 并与所述滑轮 11 固定连接 ； 所述齿轮组包括第一齿轮11b和第二齿轮21a， 所述第一齿轮11b穿设于所述轮轴上并与所 述轮轴固定。

31、连接， 所述第二齿轮 21a 与所述第一齿轮 11b 互相咬合， 基于所述马达 21 的转 动而带动所述第一齿轮11b转动 ； 所述马达21与所述控制电路相连， 受控于所述控制电路。 当控制电路欲控制滑轮结构移动时， 其启动马达 21， 通过马达 21 的正转或反转控制第二齿 轮 21a 同向旋转， 所述第二齿轮 21a 带动与其咬合的第一齿轮 11b 旋转， 从而最终带动滑轮 11 旋转， 以使得 X 射线无损探伤设备沿被检测物体 5 的轴向前进或后退。当控制电路 7 关 闭马达 21 时， 第一齿轮 11b 与第二齿轮 21a 均停止旋转， 则滑轮 11 也停止旋转， 从而无损 探伤设备也。

32、停止移动。 0058 以上公开了本发明的多个方面和实施方式， 本领域的技术人员会明白本发明的其 它方面和实施方式。本发明中公开的多个方面和实施方式只是用于举例说明， 并非是对本 发明的限定， 本发明的真正保护范围和精神应当以权利要求书为准。 说 明 书 CN 102818810 A 8 1/8 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 102818810 A 9 2/8 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 102818810 A 10 3/8 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 102818810 A 11 4/8 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 102818810 A 12 5/8 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 102818810 A 13 6/8 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 102818810 A 14 7/8 页 15 图 7 说 明 书 附 图 CN 102818810 A 15 8/8 页 16 图 8 说 明 书 附 图 CN 102818810 A 16 。