CN103487443A - 一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统 - Google Patents

一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无损检测领域，特别是一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，检测目标是铁磁性管道。本发明是在被测管道的外周安装缠绕了导线的绝缘耐高温透明罩，并通入高频电流，利用电磁感应线圈产生的邻近效应和集肤效应，对被测管道进行主动式加热，同时用安装在透明罩上的红外摄像头进行图像采集，将图像信号通过USB线缆输入显示端，通过对热像图进行分析，确定管道是否存在缺陷。利用本发明设计的透明罩驱动装置，可以实现对管道的全方位检测；本发明系统具有检测效率高、操作方便的特点。

Description

一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统
技术领域
本发明涉及无损检测领域，具体的说是一种无损检测系统，特别是一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统。
背景技术
常用的无损检测方法有射线、超声、磁粉、渗透及红外等无损检测技术。超声、射线检测技术应用最多，但受检测原理影响，射线检测成本高、周期长，不适于现场在线检测；超声检测需要逐点扫描、检测效率低，对小、薄及结构复杂的工件检测困难，对复合构件中的脱粘紧贴型缺陷也无法检测；磁粉法限于铁磁性材料，定量检测缺陷深度较为困难；渗透法检测程序复杂，只能检测表面开口缺陷，不能检测表面多孔性材料。
红外无损检测技术是新发展起来的一项无损检测技术，可实现对金属、非金属及复合材料中存在的裂纹、脱粘等缺陷进行检测，具有非接触、检测面积大、速度快、在线检测等优点；但此项技术在管道的无损检测领域中并未得到广泛的应用。
红外无损检测技术按其检测方式分为被动式检测和主动式检测；主动式检测是在人工加热工件的同时或在加热后，观察管道表面的温度分布.但传统的加热方式如通热空气，脉冲加热等方式存在着加热方式较复杂，检测效率低等问题，电磁感应加热技术是一种新型的加热技术，它根据电磁感应原理，是利用工件中涡流产生的热量来进行加热的，和传统的加热方式相比，它加热效率高、速度快、可靠性高，易于实现高温和局部的加热，并且在工业加热领域已经得到了广泛的应用。
实验发现利用电磁感应线圈对管道外壁进行加热时，检测方便、快捷、易操作，且检测效果好。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中成本高、周期长、不适于现场在线检测的不足，提供一种利用红外技术对管道进行全方位检测，即基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，以获得管道缺陷信息的系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：包括对被测管道进行主动式加热的加热装置、获取被测管道热像图与进行图像分析的检测装置和驱动加热装置与红外热像仪运动的驱动装置；
所述加热装置包括套在被测管道上的透明罩和对透明罩进行加热的控制板；所述透明罩的中间部位有1～2cm的空白处，在空白处两边分布有用于缠绕导线的螺旋型肋片，且导线两端连接到控制板电路上；所述透明罩的两端还装有用于控制透明罩周向运动的齿条；
所述检测装置包括通过支架固定在透明罩上的红外热像仪，其镜头对准透明罩上的空白处；所述红外热像仪与计算机连接；
所述驱动装置包括驱动电机和控制透明罩轴向运动的安装有滚轮的基座；所述基座上表面还安装有与透明罩两端的齿条相配合的齿轮，用于控制透明罩的周向运动。
进一步的，所述透明罩采用绝缘、耐高温的复合材料制成。
进一步的，所述透明罩采用可拆分式，在检测时套在被测管道上，并用螺栓连接，透明罩的内径要比被测管道外径大2～3mm，且厚度不超过3mm。
进一步的，所述控制板为全桥或半桥电路组成的控制板，用于为透明罩上缠绕的导线供电，半桥控制板的功率在2.5～20kw，全桥控制板的功率在30～100kw。
进一步的，所述红外热像仪与支架处的连接采用万向节。
进一步的，所述红外热像仪为在线式红外热像仪。
进一步的，所述的检测装置是利用图像分析处理软件实现对红外热像仪获取图像的实时分析处理。
进一步的，所述驱动装置有运动驱动模块；所述运动驱动模块包括用于控制透明罩轴向运动的轴向运动模块和用于控制透明罩周向运动的周向运动模块。
进一步的，所述的驱动电机为小功率伺服驱动电机。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的检测装置利用红外热像仪可以检测到被测物体的温度分布，根据热像图来判断管道是否存在缺陷，由于这种红外检测方式不需要直接接触被测管道，具有检测速度快，检测简单的优点；
2、本发明利用电磁感应线圈对管道进行加热，这一方法安全、可靠，还可以通过控制板调节加热速率以获得最好的检测效果；
3、在检测过程中通过调节透明罩的位置可以实现对管道的全方位的检测。
附图说明
图1是本发明的一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统的结构图。
图2是本发明一种具体实施方式的原理框图。
图中：1-透明罩，2-齿条，3-导线，4-螺旋型肋片，5-支架，6-齿轮，7-基座，8-被测管道，9-滚轮，10-控制板，11-红外热像仪，12-USB线缆，13-计算机。
具体实施方式
下面结合附图1-2以及具体实施方式，对本发明的技术方案进行具体说明。
如图1所示，本发明的一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：包括对被测管道8进行主动式加热的加热装置、获取被测管道8热像图与进行图像分析的检测装置和驱动加热装置与红外热像仪11运动的驱动装置；
所述加热装置包括套在被测管道8上的透明罩1和对透明罩1进行加热的控制板10；所述透明罩1的中间部位有1～2cm的空白处，在空白处两边分布有用于缠绕导线3的螺旋型肋片4，且导线3两端连接到控制板10电路上；所述透明罩1的两端还装有用于控制透明罩1周向运动的齿条2；
所述检测装置包括通过支架5固定在透明罩1上的红外热像仪11，其镜头对准透明罩1上的空白处；所述红外热像仪11与计算机13通过USB线缆12连接；
所述驱动装置包括驱动电机和控制透明罩1轴向运动的安装有滚轮9的基座7；所述基座7上表面还安装有与透明罩1两端的齿条2相配合的齿轮6，用于控制透明罩1的周向运动。
所述透明罩1采用绝缘、耐高温的复合材料制成。
为了便于透明罩1的拆卸，所述透明罩1采用可拆分式，在检测时套在被测管道8上，并用螺栓连接，透明罩1的内径要比被测管道8外径大2～3mm，且厚度不超过3mm。
所述控制板10为全桥或半桥电路组成的控制板，用于为透明罩1上缠绕的导线3供电，半桥控制板的功率在2.5～20kw，全桥控制板的功率在30～100kw。
为了方便红外热像仪11的活动，所述红外热像仪11与支架5处的连接采用万向节。
所述红外热像仪11为在线式红外热像仪。
为了对被测管道8的热像图进行检测及处理，所述的检测装置是利用图像分析处理软件实现对红外热像仪11获取图像的实时分析处理。
为了驱动加热装置的透明罩1与固定于透明罩1上的红外热像仪11运动，所述驱动装置有运动驱动模块；所述运动驱动模块包括用于控制透明罩1轴向运动的轴向运动模块和用于控制透明罩1周向运动的周向运动模块。
所述的驱动电机为小功率伺服驱动电机。
以下结合附图2讲述本发明基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统的工作原理：
1．对加热装置的控制板10进行通电，利用电磁感应线圈产生的集肤效应和邻近效应对被测管道8进行主动式加热；
2．利用检测装置中的红外热像仪11捕捉被测管道8的图像，并将图像信息通过USB线缆12输入到计算机13；
3．利用图像处理软件对图像信息进行分析处理，判断被测管道是否存在缺陷。
如图1-2所示，本发明的驱动装置利用基座7上的滚轮9实现透明罩1的轴向运动，齿轮6和齿条2可以实现透明罩1的周向运动，这样就可以实现对被测管道8的全方位检测；在检测过程中可以通过调节控制板10的工作频率，以改变被测管道8加热速率，达到最佳检测效果。
以上是本发明一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：包括对被测管道进行主动式加热的加热装置、获取被测管道热像图与进行图像分析的检测装置和驱动加热装置与红外热像仪运动的驱动装置；
所述加热装置包括套在被测管道上的透明罩和对透明罩进行加热的控制板；所述透明罩的中间部位有1～2cm的空白处，在空白处两边分布有用于缠绕导线的螺旋型肋片，且导线两端连接到控制板电路上；所述透明罩的两端还装有用于控制透明罩周向运动的齿条；
所述检测装置包括通过支架固定在透明罩上的红外热像仪，其镜头对准透明罩上的空白处；所述红外热像仪与计算机连接；
所述驱动装置包括驱动电机和控制透明罩轴向运动的安装有滚轮的基座；所述基座上表面还安装有与透明罩两端的齿条相配合的齿轮，用于控制透明罩的周向运动。
2.根据权利要求1所述的基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：所述透明罩采用绝缘、耐高温的复合材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：所述透明罩采用可拆分式，在检测时套在被测管道上，并用螺栓连接，透明罩的内径要比被测管道外径大2～3mm，且厚度不超过3mm。
4.根据权利要求1所述的基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：所述控制板为全桥或半桥电路组成的控制板，用于为透明罩上缠绕的导线供电，半桥控制板的功率在2.5～20kw，全桥控制板的功率在30～100kw。
5.根据权利要求1所述的基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：所述红外热像仪与支架处的连接采用万向节。
6.根据权利要求1或5所述的基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：所述红外热像仪为在线式红外热像仪。
7.根据权利要求1所述的基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：所述的检测装置是利用图像分析处理软件实现对红外热像仪获取图像的实时分析处理。
8.根据权利要求1所述的基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：所述驱动装置有运动驱动模块；所述运动驱动模块包括用于控制透明罩轴向运动的轴向运动模块和用于控制透明罩周向运动的周向运动模块。
9.根据权利要求1所述的基于电磁感应热激励方法的管道缺陷红外检测系统，其特征在于：所述的驱动电机为小功率伺服驱动电机。
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