CN102749384B - 漏磁探头测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种漏磁探头测试仪，包括电磁脉冲发生器和信号放大及处理电路，所述电磁脉冲发生器包括：脉冲信号发生电路、信号放大及选择电路和电磁信号控制及输出电路；所述信号放大及处理电路的输入端连接第一待测探头输入电路和第二待测探头输入电路，信号放大及处理电路输出信号给示波器；由电磁脉冲发生器产生一定形态和强度的磁信号，加在待测探头上，第一待测探头输入电路或第二待测探头输入电路捡拾到磁信号后，转换为电信号，该电信号再经过信号放大及处理电路进行放大处理，最后通过示波器显示。其优点是：电磁脉冲信号波形、幅度均可以调节，使之即可以用于漏磁探头检测，也可以用于漏磁探伤信号研究。

Description

漏磁探头测试仪

技术领域

本发明涉及一种漏磁探头测试的仪器，该仪器用于检查及测试漏磁探伤设备使用的探头拾取漏磁信号的性能及质量。

背景技术

在石油专用管生产领域，为保证钢管质量，漏磁探伤设备是必不可少的、经常使用的设备。而在漏磁探伤设备上，大量应用的是漏磁探头,尤其在其横向圆盘上面就有8个或者16个漏磁探头，这些漏磁探头捡拾磁信号的性能要求必须一致，才能在探伤设备上面获得相应的增益。

目前漏磁探伤设备大多数是进口设备，漏磁探头是该设备上用于拾取钢管探伤漏磁场信号的关键器件。探伤设备工作时，在一只横向探头圆盘上面要安装8只探头，这8只探头要求一致性要好。否则，就会造成探伤结果的不一致，不匹配，就难以准确判断探伤结果。

而在漏磁探头国产化中，当前存在的主要问题就是一致性差。现在只能用万用表简单地进行电阻测量，没有办法测试探头捡拾漏磁信号的能力，造成漏磁探伤设备调试的困难，只有费时耗力地反复挑选、调换探头圆盘上面的8只探头，然后安装到设备上面调试，不行就要取下探头圆盘再更换探头，这样反复调换是非常麻烦的工作，而且每次更换钢管型号都要重复这一工作，严重影响生产。

发明内容

本发明的目的是解决漏磁探头的测试问题，即提供一种漏磁探头测试仪，用于检测漏磁探头拾取磁信号的能力，并以定量数据对于探头的性能加以比较判定,从而客观地分析判定漏磁探头的质量。

按照本发明提供的技术方案，所述漏磁探头测试仪包括电磁脉冲发生器和信号放大及处理电路，所述电磁脉冲发生器包括：脉冲信号发生电路、信号放大及选择电路和电磁信号控制及输出电路，所述脉冲信号发生电路的输出端接至信号放大及选择电路的输入端，信号放大及选择电路的输出端接至电磁信号控制及输出电路的输入端；所述信号放大及处理电路的输入端连接第一待测探头输入电路和第二待测探头输入电路，信号放大及处理电路输出信号给示波器；由电磁脉冲发生器产生一定形态和强度的磁信号，加在待测探头上，第一待测探头输入电路或第二待测探头输入电路捡拾到磁信号后，转换为电信号，该电信号再经过信号放大及处理电路进行放大处理，最后通过示波器显示。

所述第一待测探头输入电路的待测探头为线圈式探头，第二待测探头输入电路的待测探头为霍尔元件式探头。

具体的，所述脉冲信号发生电路包括：集成电路ICL8038，ICL8038的4脚通过第二十一电阻连接第一可变电阻一端，ICL8038的5脚通过第二十二电阻连接第一可变电阻一端，第一可变电阻另一端接+15V电源，ICL8038的6脚接+15V电源，ICL8038的10脚通过第一电容接-15V电源，第一可变电阻、第二十一电阻、第二十二电阻和第一电容决定脉冲信号的频率和占空比；ICL8038的9脚通过第二十三电阻上拉接到+15V电源，由9脚输出矩形波信号，接至单刀三掷开关的第三端，该矩形波的幅度为+/-15V；ICL8038的2脚输出正弦波信号，通过第二十八电阻接至第八运放的反相输入端；ICL8038的3脚输出锯齿波信号，通过第二十六电阻接至第七运放的反相输入端；所述信号放大及选择电路包括第七运放、第八运放和第九运放，第七运放的输出端连接单刀三掷开关的第一端并通过第二十七电阻连接自身的反相输入端，第七运放同相输入端接地，第八运放的输出端连接单刀三掷开关的第二端并通过第二十九电阻连接自身的反相输入端，第八运放同相输入端接地，单刀三掷开关的固定端接第九运放同相输入端，第九运放输出端接自身的反相输入端，构成跟随器电路；所述正弦波和锯齿波通过第八运放和第七运放进行相应放大，使其幅度和所述矩形波幅度一致，放大后的正弦波信号接至单刀三掷开关的第二端，放大后的锯齿波信号接至单刀三掷开关的第一端，单刀三掷开关用于根据需要选择不同的波形信号。

所述电磁信号控制及输出电路包括：第二电容一端接信号放大及选择电路的输出，第二电容另一端通过电位器接地，调节电位器选择输出信号的幅度，电位器的活动端接第零二极管的正极单向隔离后，第零二极管的负极接至第一三极管的基极，用于调节电磁脉冲输出幅度，第一三极管集电极接+15V电源，第一三极管发射极接第二三极管的基极，第二三极管的集电极接+15V电源，第二三极管发射极输出电流信号带动电感线圈产生电磁脉冲，第三十电阻一端接第二三极管发射极，另一端接第一三极管发射极、第二三极管集电极和第三十一电阻的一端，第三十一电阻另一端接第一三极管发射极。

所述第一待测探头输入电路为差动输入电路，线圈式探头一端通过第一电阻接+15V电源，并连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端与第四电阻一端、第一二极管负极、第二二极管正极共同接至第一运放的反相输入端，第四电阻另一端接第一运放的输出端，以及接到单刀双掷开关的第一端；线圈式探头另一端接第三电阻，第三电阻的另一端与第五电阻一端、第一二极管的正极、第二二极管的负极共同接至第一运放的同相输入端，第五电阻的另一端接地。

所述第二待测探头输入电路包括：霍尔元件式探头一端接+5V电源，另一端接地，霍尔元件式探头的信号端接至第五运放的同相输入端，第五运放的输出端与反相输入端短接成为跟随器，并与第七电阻一端相接，第七电阻另一端与第十四电阻一端共同接至第六运放的反相输入端，第六运放同相输入端接地，第十四电阻的另一端接第六运放的输出端，并且接到单刀双掷开关的第二端。

所述信号放大及处理电路根据测试的探头类别，把单刀双掷开关拨至第一端或第二端后，信号送至第二运放的同相输入端，第二运放的反相输入端通过第六电阻接地，第二运放输出端接示波器；第二运放的输出端还通过第十二电阻接至第四运放的反相输入端，第四运放的同相输入端通过第十三电阻接地，第零电容跨接在第四运放的反相输入端和输出端之间，构成反相积分电路；第十一电阻一端接第四运放的输出端，第十一电阻的另一端接第三运放的反相输入端，第三运放的同相输入端通过第十电阻接地，第九电阻跨接在第三运放的反相输入端和输出端之间，第三运放的输出端接第八电阻的一端，第八电阻另一端接至第二运放的反相输入端并通过第六电阻接地，使第三运放的输出经过第八电阻、第六电阻分压后，反馈到第二运放的反相输入端。

本发明具有以下优点：

1、可以对漏磁探头捡拾磁信号的能力加以定量的判定。

2、可以产生不同形态不同幅度的磁信号，用于漏磁探伤的分析研究。

3、减少生产现场选择调换探头的工作量。

附图说明

图1是本发明的电路框图。

图2是电磁脉冲发生器电路原理图。

图3是信号放大及处理电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明包括：电磁脉冲发生器和信号放大及处理电路两大部分。所述电磁脉冲发生器包括：脉冲信号发生电路、信号放大及选择电路和电磁信号控制及输出电路，所述脉冲信号发生电路的输出端接至信号放大及选择电路的输入端，信号放大及选择电路的输出端接至电磁信号控制及输出电路的输入端；所述信号放大及处理电路的输入端连接第一待测探头输入电路和第二待测探头输入电路，信号放大及处理电路输出信号给示波器；由电磁脉冲发生器产生一定形态和强度的磁信号，加在待测探头上，第一待测探头输入电路或第二待测探头输入电路捡拾到磁信号后，转换为电信号，该电信号再经过信号放大及处理电路进行放大处理，最后通过示波器加以观察研判。

所述脉冲信号发生电路可以产生三种不同的磁信号，而且每种磁信号的幅度可调，因此，该漏磁探头测试仪不仅可以用于检测探头质量，而且可以用于漏磁探伤信号研究，针对钢管中不同的漏磁信号，使用漏磁探头检测的不同结果，加以比较鉴别，籍以对漏磁探伤检测进行研究。

当前漏磁设备使用的探头主要有两大类，一类探头由线圈构成，一类探头由霍尔元件构成。该漏磁探头测试仪针对两种不同的探头，设置了相应的输入信号处理电路：线圈式探头A和霍尔元件式探头B两种不同的输入电路，即使该仪器可以适用于两种不同探头的检测研究之用。

如图2所示，所述脉冲信号发生电路包括：以IC4(集成电路ICL8038)为核心的信号发生电路，其中第一可变电阻W1、第二十一电阻R21，第二十二电阻R22以及第一电容C1决定脉冲信号的频率和占空比。IC4的4脚通过第二十一电阻R21连接第一可变电阻W1一端，IC4的5脚通过第二十二电阻R22连接第一可变电阻W1一端，第一可变电阻W1另一端接+15V电源，IC4的6脚接+15V电源，IC4的10脚通过第一电容C1接-15V电源；IC4的9脚通过第二十三电阻R23上拉接到+15V电源，由9脚输出矩形波信号，接至单刀三掷开关K2的第三端K23，该矩形波的幅度为+/-15V；IC4的2脚输出正弦波信号，通过第二十八电阻R28接至第八运放IC5b的反相输入端；IC4的3脚输出锯齿波信号，通过第二十六电阻R26接至第七运放IC5a的反相输入端。

在信号放大及选择电路中，针对正弦波和锯齿波的幅度分别约为矩形波幅度的1/3和1/4这一特点，对于正弦波和锯齿波通过运放IC5b和IC5a进行相应放大，使其幅度和矩形波幅度一致，以便于在电磁信号控制及输出电路统一调整。

所述信号放大及选择电路包括第七运放IC5a、第八运放IC5b和第九运放IC5c，第七运放IC5a的输出端连接单刀三掷开关K2的第一端K21并通过第二十七电阻R27连接自身的反相输入端，第七运放IC5a同相输入端接地，第八运放IC5b的输出端连接单刀三掷开关K2的第二端K22并通过第二十九电阻R29连接自身的反相输入端，第八运放IC5b同相输入端接地，单刀三掷开关K2的固定端接第九运放IC5c同相输入端，第九运放IC5c输出端接自身的反相输入端，构成跟随器电路；所述正弦波和锯齿波通过第八运放IC5b和第七运放IC5a进行相应放大，使其幅度和所述矩形波幅度一致，放大后的正弦波信号接至单刀三掷开关K2的第二端K22，放大后的锯齿波信号接至单刀三掷开关K2的第一端K21，开关K2用于根据需要选择不同的波形信号，K21为锯齿波信号，K22为正弦波信号，K23为矩形波信号；由开关K2选定的波形信号接至IC5c的同相输入端。

在电磁信号控制及输出电路中，第九运放IC5c的输出信号通过8脚接至第二电容C2一端，第二电容C2另一端通过电位器W2接地，调节电位器W2选择输出信号的幅度，电位器W2的活动端接第零二极管D的正极单向隔离后，第零二极管D的负极接至第一三极管V1的基极，用于调节电磁脉冲输出幅度，第一三极管V1集电极接+15V电源，第一三极管V1发射极接第二三极管V2的基极，第二三极管V2的集电极接+15V电源，第二三极管V2发射极输出电流信号带动电感线圈L产生电磁脉冲，该电磁脉冲加到待测探头A或者B，使得A或者B中产生相应的电信号，送至信号放大及处理电路。第三十电阻R30一端接第二三极管V2发射极，另一端接第一三极管V1发射极、第二三极管V2集电极和第三十一电阻R31的一端，第三十一电阻R31另一端接第一三极管V1发射极。

如图3所示，所述信号放大及处理电路连接有线圈式探头A输入电路，霍尔元件式探头B输入电路。

其中待测探头A输入电路为差动输入电路，线圈式探头A一端通过第一电阻R1接+15V电源，并连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端与第四电阻R4一端、第一二极管D1负极、第二二极管D2正极共同接至第一运放IC1a的反相输入端，第四电阻R4另一端接第一运放IC1a的输出端，以及接到单刀双掷开关的第一端K11；线圈式探头另一端接第三电阻R3，第三电阻R3的另一端与第五电阻R5一端、第一二极管D1的正极、第二二极管D2的负极共同接至第一运放IC1a的同相输入端，第五电阻R5的另一端接地。

在待测探头B的输入电路中，霍尔元件式探头B一端接+5V电源，另一端接地，霍尔元件式探头B中间的信号端接至第五运放IC3a的同相输入端，第五运放IC3a的输出端与反相输入端短接成为跟随器，并与第七电阻R7一端相接，第七电阻R7另一端与第十四电阻R14一端共同接至第六运放IC3b的反相输入端，第六运放IC3b同相输入端接地，第十四电阻R14的另一端接第六运放IC3b的输出端，并且接到单刀双掷开关的第二端K12。

在信号放大及处理电路中，根据测试的探头是A类或B类，把单刀双掷开关拨至第一端K11或第二端K12后，信号送至第二运放IC1b的同相输入端，第二运放IC1b的反相输入端通过第六电阻R6接地。第二运放IC1b输出端接示波器观察记录对于待测探头的检测波形及幅度，从而对探头性能加以定量评价。

同时第三运放IC2a、第四运放IC2b又构成反馈回路，即第二运放IC1b的输出端通过第十二电阻R12接至第四运放IC2b的反相输入端，第四运放IC2b的同相输入端通过第十三电阻R13接地，第零电容C跨接在第四运放IC2b的反相输入端和输出端之间，构成反相积分电路；第十一电阻R11一端接第四运放IC2b的输出端，第十一电阻R11的另一端接第三运放IC2a的反相输入端，第三运放IC2a的同相输入端通过第十电阻R10接地，第九电阻R9跨接在第三运放IC2a的反相输入端和输出端之间，第三运放IC2a的输出端接第八电阻R8的一端，第八电阻R8另一端接至第二运放IC1b的反相输入端并通过第六电阻R6接地，使第三运放IC2a的输出经过第八电阻R8、第六电阻R6分压后，反馈到第二运放IC1b的反相输入端。

其中，第七运放IC5a、第八运放IC5b、第九运放IC5c使用一片LM324，第五运放IC3a、第六运放IC3b使用一片UA747，第一运放IC1a、第二运放IC1b使用一片UA747，第三运放IC2a、第四运放IC2b使用一片UA747。

使用本漏磁探头测试仪可以对于漏磁检测探头捡拾磁信号的能力，进行定量的检测评价，以保证在漏磁探伤中各个通道增益一致；同时，该仪器还可以用于各种不同的漏磁信号的研究。

Claims (1)

1.漏磁探头测试仪，其特征是：包括电磁脉冲发生器和信号放大及处理电路，所述电磁脉冲发生器包括：脉冲信号发生电路、信号放大及选择电路和电磁信号控制及输出电路，所述脉冲信号发生电路的输出端接至信号放大及选择电路的输入端，信号放大及选择电路的输出端接至电磁信号控制及输出电路的输入端；所述信号放大及处理电路的输入端连接第一待测探头输入电路和第二待测探头输入电路，信号放大及处理电路输出信号给示波器；由电磁脉冲发生器产生一定形态和强度的磁信号，加在待测探头上，第一待测探头输入电路或第二待测探头输入电路捡拾到磁信号后，转换为电信号，该电信号再经过信号放大及处理电路进行放大处理，最后通过示波器显示；

所述第一待测探头输入电路的待测探头为线圈式探头，第二待测探头输入电路的待测探头为霍尔元件式探头；

所述脉冲信号发生电路包括：集成电路ICL8038（IC4），ICL8038（IC4）的4脚通过第二十一电阻（R21）连接第一可变电阻（W1）一端，ICL8038（IC4）的5脚通过第二十二电阻（R22）连接第一可变电阻（W1）一端，第一可变电阻（W1）另一端接+15V电源，ICL8038（IC4）6脚接+15V电源，ICL8038（IC4）10脚通过第一电容（C1）接-15V电源，第一可变电阻（W1）、第二十一电阻（R21）、第二十二电阻（R22）和第一电容（C1）决定脉冲信号的频率和占空比；ICL8038（IC4）9脚通过第二十三电阻（R23）上拉接到+15V电源，由9脚输出矩形波信号，接至单刀三掷开关（K2）的第三端（K23），该矩形波的幅度为+/-15V；ICL8038（IC4）的2脚输出正弦波信号，通过第二十八电阻（R28）接至第八运放（IC5b）的反相输入端；ICL8038（IC4）的3脚输出锯齿波信号，通过第二十六电阻（R26）接至第七运放(IC5a)的反相输入端；所述信号放大及选择电路包括第七运放(IC5a)、第八运放（IC5b）和第九运放（IC5c），第七运放(IC5a)的输出端连接单刀三掷开关（K2）的第一端（K21）并通过第二十七电阻（R27）连接自身的反相输入端，第七运放(IC5a)同相输入端接地，第八运放（IC5b）的输出端连接单刀三掷开关（K2）的第二端（K22）并通过第二十九电阻（R29）连接自身的反相输入端，第八运放（IC5b）同相输入端接地，单刀三掷开关（K2）的固定端接第九运放（IC5c）同相输入端，第九运放（IC5c）输出端接自身的反相输入端，构成跟随器电路；所述正弦波和锯齿波通过第八运放（IC5b）和第七运放(IC5a)进行相应放大，使其幅度和所述矩形波幅度一致，放大后的正弦波信号接至单刀三掷开关（K2）的第二端（K22），放大后的锯齿波信号接至单刀三掷开关（K2）的第一端（K21），单刀三掷开关（K2）用于根据需要选择不同的波形信号；

所述电磁信号控制及输出电路包括：第二电容（C2）一端接信号放大及选择电路的输出，第二电容（C2）另一端通过电位器（W2）接地，调节电位器（W2）选择输出信号的幅度，电位器（W2）的活动端接第零二极管（D）的正极单向隔离后，第零二极管（D）的负极接至第一三极管（V1）的基极，用于调节电磁脉冲输出幅度，第一三极管（V1）集电极接+15V电源，第一三极管（V1）发射极接第二三极管（V2）的基极，第二三极管（V2）的集电极接+15V电源，第二三极管（V2）发射极输出电流信号带动电感线圈（L）产生电磁脉冲，第三十电阻（R30）一端接第二三极管（V2）发射极，另一端接第一三极管（V1）发射极、第二三极管（V2）集电极和第三十一电阻（R31）的一端，第三十一电阻（R31）另一端接第一三极管（V1）发射极；

所述第一待测探头输入电路为差动输入电路，线圈式探头一端通过第一电阻（R1）接+15V电源，并连接第二电阻（R2）的一端，第二电阻（R2）的另一端与第四电阻（R4）一端、第一二极管（D1）负极、第二二极管（D2）正极共同接至第一运放（IC1a）的反相输入端，第四电阻（R4）另一端接第一运放（IC1a）的输出端，以及接到单刀双掷开关的第一端（K11）；线圈式探头另一端接第三电阻（R3），第三电阻（R3）的另一端与第五电阻（R5）一端、第一二极管（D1）的正极、第二二极管（D2）的负极共同接至第一运放（IC1a）的同相输入端，第五电阻（R5）的另一端接地；

所述第二待测探头输入电路包括：霍尔元件式探头一端接+5V电源，另一端接地，霍尔元件式探头的信号端接至第五运放（IC3a）的同相输入端，第五运放（IC3a）的输出端与反相输入端短接成为跟随器，并与第七电阻（R7）一端相接，第七电阻（R7）另一端与第十四电阻（R14）一端共同接至第六运放（IC3b）的反相输入端，第六运放（IC3b）同相输入端接地，第十四电阻（R14）的另一端接第六运放（IC3b）的输出端，并且接到单刀双掷开关的第二端（K12）；

所述信号放大及处理电路根据测试的探头类别，把单刀双掷开关拨至第一端（K11）或第二端（K12）后，信号送至第二运放（IC1b）的同相输入端，第二运放（IC1b）的反相输入端通过第六电阻（R6）接地，第二运放（IC1b）输出端接示波器；第二运放（IC1b）的输出端还通过第十二电阻（R12）接至第四运放（IC2b）的反相输入端，第四运放（IC2b）的同相输入端通过第十三电阻（R13）接地，第零电容（C）跨接在第四运放（IC2b）的反相输入端和输出端之间，构成反相积分电路；第十一电阻（R11）一端接第四运放（IC2b）的输出端，第十一电阻（R11）的另一端接第三运放（IC2a）的反相输入端，第三运放（IC2a）的同相输入端通过第十电阻（R10）接地，第九电阻（R9）跨接在第三运放（IC2a）的反相输入端和输出端之间，第三运放（IC2a）的输出端接第八电阻（R8）的一端，第八电阻（R8）另一端接至第二运放（IC1b）的反相输入端并通过第六电阻（R6）接地，使第三运放（IC2a）的输出经过第八电阻（R8）、第六电阻（R6）分压后，反馈到第二运放（IC1b）的反相输入端。