CN103675093B - 管材检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管材检测系统，包括信号采集装置和信号处理装置；信号采集装置包括传动结构和采集结构，传动结构与采集结构之间通过一固定支架连接固定；采集结构包括一密封舱和固定装设于密封舱内的旋转变压器，旋转变压器的转子轴从密封舱的侧壁中穿出；传动结构包括安装在一支撑框上且平行设置的传动主轴和传动辅轴，传动主轴与传动辅轴之间的距离通过一设置于支撑框上的微调组件进行调节；传动主轴的一端通过一柔性联轴器与旋转变压器的转子轴连接；旋转变压器的输出端与信号处理装置连接；固定支架的一端与密封舱固定连接，另一端与支撑框固定连接。本发明的管材检测系统适合在恶劣环境下使用，并能够取得准确可靠的管材轴向位置信息。

Description

管材检测系统

技术领域

本发明涉及无损检测自动探伤技术领域，特别是涉及一种管材检测系统。

背景技术

在对管材进行检测的过程中，需要对获取的检测信号进行轴向定位，一旦发现管材上存在缺陷，应当迅速确定缺陷的在管材轴向上的位置。

现有技术中，管材轴向位置的定位是通过光学编码器将采集到的轴向位置信号传输到检测仪接口中，再通过检测仪处理分析得到的。但是光学编码器在水下高放射性环境中耐辐照性较差，易损坏，使用寿命较短，稳定性和可靠性均不理想。

而且光学编码器传输至检测仪的信号是数字信号，如果选用其他采集轴向位置信号的装置，还需要解决模拟信号与数字信号的转换问题，以适应检测仪的接口。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种可在高温、严寒、潮湿、高速、高振动、高辐射等环境下正常工作，能获得可靠准确的管材轴向位置信息检测结果的管材检测系统。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种管材检测系统，包括信号采集装置和信号处理装置；所述信号采集装置包括传动结构和采集结构，所述传动结构与采集结构之间通过一固定支架连接固定；所述采集结构包括一密封舱和固定装设于所述密封舱内的旋转变压器，所述旋转变压器的转子轴从密封舱的侧壁中穿出；所述传动结构包括安装在一支撑框上且平行设置的传动主轴和传动辅轴，所述传动主轴与传动辅轴之间的距离通过一设置于所述支撑框上的微调组件进行调节；所述传动主轴的一端通过一柔性联轴器与所述旋转变压器的转子轴连接；所述旋转变压器的输出端与所述信号处理装置连接；所述固定支架的一端与所述密封舱固定连接，另一端与所述支撑框固定连接。

优选地，所述支撑框包括两条平行支撑框和一条垂直支撑框，所述垂直支撑框固定于所述平行支撑框之间且垂直于所述平行支撑框；所述平行支撑框上开设有传动主轴调节孔和传动辅轴安装孔，所述传动主轴调节孔为长腰孔，所述传动辅轴安装孔与所述传动辅轴相适配；所述微调组件包括一调节框和调节螺杆，所述调节框设置于所述支撑框内，包括两条与所述平行支撑框平行的平行调节框和与所述垂直支撑框平行的垂直调节框，所述垂直调节框固定于所述平行调节框之间；所述调节框可沿所述传动主轴调节孔的长度方向在所述支撑框内移动；所述平行调节框上设置有与所述传动主轴相适配的传动主轴安装孔，所述传动主轴的两端穿过所述传动主轴安装孔并从所述传动主轴调节孔中穿出；所述垂直支撑框上设置有一螺纹孔，所述调节螺杆穿过所述螺纹孔后一端抵顶在所述垂直调节框上，另一端通过一锁紧螺母锁紧。

进一步优选地，所述垂直支撑框上设置有与所述螺纹孔垂直的定位孔，所述定位孔内装设有定位销，定位销的端部抵顶在所述调节螺杆上；所述调节螺杆位于所述垂直支撑框与垂直调节框之间的部分套设有一压簧，所述压簧的两端分别固定在所述垂直支撑框和垂直调节框上。

优选地，所述传动主轴和传动辅轴上均装设有滚轮，所述滚轮以紧配合方式或者固定方式安装在所述传动主轴和传动辅轴上。

优选地，所述固定支架在与所述支撑框连接的一端设置有管材穿入孔，管材自上而下通过所述管材穿入孔从所述传动主轴与传动辅轴之间穿过。

进一步优选地，所述固定支架上还装设有与所述管材穿入孔相应的管材导向套，所述管材从所述传动主轴和传动辅轴之间穿过后从所述管材导向套中穿出。

优选地，所述信号处理装置包括旋转变压器数字转换器和涡流检测仪，所述旋转变压器数字转换器与所述旋转变压器输出端连接，所述涡流检测仪与所述旋转变压器数字转换器连接。

进一步优选地，所述信号处理装置还包括与所述旋转变压器数字转换器连接的超声检测仪。

更一步优选地，所述信号处理装置还包括励磁电源，所述励磁电源连接所述旋转变压器数字转换器和所述涡流检测仪。

优选地，所述信号处理装置与所述旋转变压器输出端通过低电阻电缆连接。

如上所述，本发明的管材检测系统，具有以下有益效果：使用旋转变压器取代了传统的光学编码器进行轴向位置信号的采集，更适合高温、严寒、潮湿、高速、高振动、高辐射等光学编码器无法正常工作的环境；通过采集结构中的微调组件调整传动主轴与传动辅轴之间的距离，可适应不同的管材尺寸，保证了采集到的管材轴向位置信息的准确性；在信号处理装置中采用旋转变压器数字转换器处理从旋转变压器获取的信息，解决了模拟信号与数字信号间的转换问题，可适应涡流检测仪和超声检测仪的接口，可取得可靠、准确的管材轴向位置检测结果。

附图说明

图1显示为本发明的管材检测系统的信号采集装置的示意图。

图2显示为本发明的管材检测系统的信号采集装置的俯视图。

图3显示为本发明的管材检测系统的信号采集装置中采集结构的局部示意图。

图4显示为本发明的管材检测系统的一种实施方式的结构示意图

图5显示为本发明的管材检测系统的另一种实施方式的结构示意图。

图6显示为本发明的管材检测系统的又一种实施方式的结构示意图。

图7显示图6中实施方式的具体实施示意图。

元件标号说明

1信号采集装置

11传动结构

111支撑框

1111平行支撑框

1112传动主轴调节孔

1113垂直支撑框

112柔性联轴器

113传动主轴

1131滚轮

114传动辅轴

115调节框

1151平行调节框

1152垂直调节框

116调节螺杆

117锁紧螺母

118定位销

119压簧

12采集结构

121密封舱

122旋转变压器

13固定支架

131管材穿入孔

132管材导向套

2信号处理装置

21旋转变压器数字转换器

22涡流检测仪

23超声检测仪

24励磁电源

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供的管材检测系统包括信号采集装置1和信号处理装置2。信号采集装置1用于采集管材的轴向位置信号；信号处理装置2与信号采集装置1连接，将从信号采集装置1中获取的信号进行处理，从而可得到管材存在缺陷部位在管材轴向上的位置信息。

请参阅图1和图2，显示为信号采集装置1的示意图，如图1和图2所示，信号采集装置1包括传动结构11和采集结构12，传动结构11与采集结构12之间通过一固定支架13连接固定。

采集结构12主要包括旋转变压器122，旋转变压器122是一种将转子的转动角度转换成与该转角呈一定三角函数关系的电信号，并可输出该电信号的精密检测装置。旋转变压器122的输出端与信号处理装置2连接。本发明采用旋转变压器122取代了现有技术中的光学编码器，能够应用于高温、严寒、潮湿、高速、高震动、高辐射等各种恶劣环境，还能够保证输出信号的可靠性和精确性。

由于旋转变压器122要应用于水下高放射性环境中，因此采集结构12还包括一个密封舱121，旋转变压器122固定装设在密封舱121内部。旋转变压器122的转子轴从密封舱121的侧壁中穿出。

传动结构11包括支撑框111、传动主轴113和传动辅轴114。传动主轴113和传动辅轴114都安装在支撑框111上，且相互平行。传动主轴113与传动辅轴114之间的距离应可根据待检测管材的管径进行调节，该调节可通过设置于支撑框111上的微调组件实现。传动主轴113的一端通过一柔性联轴器112与旋转变压器122的转子轴伸出密封舱121的端部连接，柔性联轴器112能够传递轴间的转动，还可以纠正两轴因不完全对中而产生的误差。固定支架13的一端与密封舱121固定连接，另一端与支撑框111固定连接。

在对管道进行检测时，信号采集装置1放置在水下高放射性环境中，信号处理装置2在水面以上，两者之间通过线缆连接。于本实施例中，待检测管材为不锈钢管材。管材自上而下沿轴向垂直进入水中，并从传动主轴113与传动辅轴114之间通过，管材的运行方向垂直于传动主轴113和传动辅轴114的轴线方向。管材通过摩擦力带动传动主轴113，将管材的直线运动转换为传动主轴113的转动。传动辅轴114可辅助管材直线运行，并且防止管材与传动主轴113之间出现打滑现象，保证了采集信号的精度。传动主轴113的转动通过柔性联轴器112传递到旋转变压器122的转子轴，转子轴的转动使旋转变压器122产生与管材轴向位置相关的电信号，该电信号为模拟信号。通过电缆将该电信号传输至水面以上的信号处理装置2。信号处理装置2中的解码器对电信号进行处理，将采集到的模拟信号转换成数字信号，再将数字信号传送至检测仪，一旦检测仪检测到管材上存在缺陷，可随时判定该缺陷在管材轴向上的位置，从而实现对管材的检测。

每次待检测的管材的径向尺寸都有可能不同，因而需要调整传动主轴113和传动辅轴114之间的距离，这种距离调整可通过微调组件实现。于实施例中，微调组件与安装传动主轴113和传动辅轴114的支撑框111相配合。请参阅图3，显示为采集结构12的局部示意图，如图3所示，支撑框111包括两条平行支撑框1111和一条垂直支撑框1113，垂直支撑框1113固定于平行支撑框1111之间且垂直于平行支撑框1111。于实施例中，平行支撑框1111上开设有传动主轴调节孔1112和传动辅轴安装孔。传动辅轴安装孔的尺寸与传动辅轴114的轴径尺寸相适配，传动辅轴114相对于传动辅轴安装孔不会发生径向移动。传动主轴调节孔1112为长腰孔，传动主轴113的轴端可以在传动主轴调节孔1112中移动，以改变两轴之间的距离。

微调组件包括一个调节框115和调节螺杆116。调节框115设置于支撑框111内，包括两条与平行支撑框1111平行的平行调节框1151和与垂直支撑框1113平行的垂直调节框1152，垂直调节框1152固定连接于平行调节框1151之间。调节框115可沿传动主轴调节孔1112的长度方向在支撑框111内移动。平行调节框1151上设置有与传动主轴113轴径尺寸相适配的传动主轴安装孔，传动主轴113安装好后相对于传动主轴安装孔不会发生径向移动，传动主轴113的两端穿过传动主轴安装孔并从传动主轴调节孔1112中穿出。调节框115可沿传动主轴调节孔1112的长度方向在支撑框111内移动，从而带动传动主轴113沿传动主轴调节孔1112移动，进而调整传动主轴113与传动辅轴114之间的距离。

垂直支撑框1113上设置有一螺纹孔，调节螺杆116穿过螺纹孔后一端抵顶在垂直调节框1152上，通过调节螺杆116推动调节框115沿传动主轴调节孔1112的长度方向移动，当传动主轴113和传动辅轴114之间的距离满足待测管材的径向尺寸要求时，用锁紧螺母117锁紧调节螺杆116的另一端。

待测管材从传动主轴113和传动辅轴114之间通过时，在带动传动主轴113转动的同时，对传动主轴113还会产生径向推动力，一旦调节螺杆116没有锁紧或者螺纹出现松动，都会造成传动主轴113和传动辅轴114之间的距离变化，从而使信号采集装置1采集到的管材轴向位置信息不够准确。因此，进一步的，在垂直支撑框1113上设置有与螺纹孔垂直的定位孔，定位孔内装设有定位销118，定位销118可以为一锁紧螺钉，其端部抵顶在调节螺杆116上。在锁紧螺母117锁紧调节螺杆116后，定位销118进一步顶紧调节螺杆116，用以防止螺纹松动。调节螺杆116位于垂直支撑框1113与垂直调节框1152之间的部分套设有一压簧119，压簧119的两端分别固定在垂直支撑框1113和垂直调节框1152上，以抵抗管材对传动主轴113和调节框115产生的推力，保证传动主轴113和传动辅轴114之间的距离不变，从而达到最佳的传动效果，也进一步保证了信号采集装置1采集到的管材轴向位置信息的准确性和可靠性。

在另一种实施方式中，传动辅轴114相对于支撑框111可产生径向移动，而传动主轴113相对于支撑框111不产生径向移动，通过微调组件使传动辅轴114在支撑框111内移动，进而实现两轴之间的距离改变。

请参阅图1，固定支架13在与支撑框111连接的一端设置有管材穿入孔131，固定支架13底部还装设有与管材穿入孔131相应的管材导向套132。检测时，管材自上而下通过管材穿入孔131进入传动结构11，从传动主轴113与传动辅轴114之间穿过，再从管材导向套132中穿出。管材穿入孔131与管材导向套132相互配合，对管材起到了导向作用，防止管材在检测过程中发生晃动，并且对管材起到一定的保护作用。

请参阅图3，管材直接与传动主轴113和传动辅轴114的长期接触摩擦易造成传动主轴113和传动辅轴114的磨损，因此可以在传动主轴113和传动辅轴114上装设滚轮1131，滚轮1131以紧配合方式或者固定方式安装在传动主轴113和传动辅轴114上。于实施例中，滚轮1131的材料为耐磨、耐腐蚀且绝缘性能良好的聚甲醛。

由于旋转变压器122的转子轴和连接信号处理装置2的线缆都要穿过密封舱121的舱壁，因此密封舱121的这些部分都进行了水密封处理，以减少进水的可能性。转子轴轴承的材料为铜，密封舱121采用铝合金以减轻重量，密封舱121舱体为可拆卸形式，方便后期旋转变压器122的维修或更换。固定支架13采用不锈钢材料，通过不锈钢螺钉固定在一个台架上。通过固定之架固定连接采集结构12和传动结构11，各部件整合为一个整体，不易脱落，整个装置更为稳固，进而保证了信号采集和传输的准确性及可靠性。为了对传动主轴113和传动辅轴114的轴端进行保护，可在两个平行支撑框1111的外侧各固定装设一保护端盖，固定支架13与保护端盖固定连接。保护端盖采用可减轻重量的铝合金材料，还可降低生锈概率。

信号处理装置2包括解码器和检测仪。请参阅图4至图7，显示为本发明的管材检测系统的结构示意图。本发明中用于采集管材轴向位置信息的是旋转变压器122，在信号处理装置2中，用于解决旋转变压器122输出的模拟信号与数字信号转换问题的解码器是与旋转变压器122对应的旋转变压器数字转换器21。旋转变压器数字转换器21将旋变的三角函数信号转换为角度数字信号，用于检测仪读取管材的轴向位置和速度信息。检测仪可采用涡流检测仪22和/或超声检测仪23。于实施例中，旋转变压器数字转换器21的型号为HBC-RD-P-L3-5V-V2.1；涡流检测仪22的型号为AMP213868-1；超声检测仪23的型号为XS12K-5PF。

请参阅图4，显示为本发明的管材检测系统一种实施方式的结构示意图。于本实施例中，检测仪采用涡流检测仪22，旋转变压器数字转换器21与采集结构12中的旋转变压器122输出端连接，涡流检测仪22与旋转变压器数字转换器21连接。

请参阅图5，显示为本发明的管材检测系统另一种实施方式的结构示意图。于该实施例中，信号处理装置2中的检测仪同时采用涡流检测仪22和超声检测仪23，超声检测仪23也与旋转变压器数字转换器21连接。

请参阅图6，显示为本发明的管材检测系统又一种实施方式的结构示意图。于该实施例中，信号处理装置2还包括励磁电源24，励磁电源24连接旋转变压器数字转换器21和涡流检测仪22，可以保证各仪器单独工作，避免彼此之间的互相干扰。图7显示为该实施例的具体实施示意图。检测过程中将涡流检测仪22的探头和超声检测仪23的探头安装在专用夹具上，待测管材穿过夹具时启用涡流检测仪22和超声检测仪23进行检测。

由于信号采集装置1与信号处理装置2间距离较长，为尽量减小信号损耗和衰减，信号处理装置2与旋转变压器122输出端之间通过低电阻电缆连接。

综上所述，本发明提供的管材检测系统，使用旋转变压器取代了传统的光学编码器进行管材轴向位置信号的采集，更适合高温、严寒、潮湿、高速、高振动、高辐射等光学编码器无法正常工作的环境；通过固定之架固定连接采集结构和传动结构，使整个装置更为稳固，进而保证了信号传输的准确性和可靠性；通过采集结构中的微调组件调整传动主轴与传动辅轴之间的距离，可适应不同的管材尺寸，保证了采集到的管材轴向位置信息的准确性；在信号处理装置中采用旋转变压器数字转换器处理从旋转变压器获取的信息，解决了模拟信号与数字信号间的转换问题，可适应涡流检测仪和超声检测仪的接口，令本管材检测系统取得可靠、准确的管材轴向位置检测结果。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种管材检测系统，其特征在于：包括信号采集装置和信号处理装置；所述信号采集装置包括传动结构和采集结构，所述传动结构与采集结构之间通过一固定支架连接固定；所述采集结构包括一密封舱和固定装设于所述密封舱内的旋转变压器，所述旋转变压器的转子轴从密封舱的侧壁中穿出；所述传动结构包括安装在一支撑框上且平行设置的传动主轴和传动辅轴，所述传动主轴与传动辅轴之间的距离通过一设置于所述支撑框上的微调组件进行调节；所述传动主轴的一端通过一柔性联轴器与所述旋转变压器的转子轴连接；所述旋转变压器的输出端与所述信号处理装置连接；所述固定支架的一端与所述密封舱固定连接，另一端与所述支撑框固定连接。

2.根据权利要求1所述的管材检测系统，其特征在于：

所述支撑框包括两条平行支撑框和一条垂直支撑框，所述垂直支撑框固定于所述平行支撑框之间且垂直于所述平行支撑框；所述平行支撑框上开设有传动主轴调节孔和传动辅轴安装孔，所述传动主轴调节孔为长腰孔，所述传动辅轴安装孔与所述传动辅轴相适配；

所述微调组件包括一调节框和调节螺杆，所述调节框设置于所述支撑框内，包括两条与所述平行支撑框平行的平行调节框和与所述垂直支撑框平行的垂直调节框，所述垂直调节框固定于所述平行调节框之间；所述调节框可沿所述传动主轴调节孔的长度方向在所述支撑框内移动；所述平行调节框上设置有与所述传动主轴相适配的传动主轴安装孔，所述传动主轴的两端穿过所述传动主轴安装孔并从所述传动主轴调节孔中穿出；所述垂直支撑框上设置有一螺纹孔，所述调节螺杆穿设过所述螺纹孔后一端抵顶在所述垂直调节框上，另一端通过一锁紧螺母锁紧。

3.根据权利要求2所述的管材检测系统，其特征在于：所述垂直支撑框上设置有与所述螺纹孔垂直的定位孔，所述定位孔内装设有定位销，定位销的端部抵顶在所述调节螺杆上；所述调节螺杆位于所述垂直支撑框与垂直调节框之间的部分套设有一压簧，所述压簧的两端分别固定在所述垂直支撑框和垂直调节框上。

4.根据权利要求1所述的管材检测系统，其特征在于：所述传动主轴和传动辅轴上均装设有滚轮，所述滚轮以紧配合方式或者固定方式安装在所述传动主轴和传动辅轴上。

5.根据权利要求1所述的管材检测系统，其特征在于：所述固定支架在与所述支撑框连接的一端设置有管材穿入孔，管材自上而下通过所述管材穿入孔从所述传动主轴与传动辅轴之间穿过。

6.根据权利要求5所述的管材检测系统，其特征在于：所述固定支架上还装设有与所述管材穿入孔相应的管材导向套，所述管材从所述传动主轴和传动辅轴之间穿过后从所述管材导向套中穿出。

7.根据权利要求1所述的管材检测系统，其特征在于：所述信号处理装置包括旋转变压器数字转换器和涡流检测仪，所述旋转变压器数字转换器与所述旋转变压器的输出端连接，所述涡流检测仪与所述旋转变压器数字转换器连接。

8.根据权利要求7所述的管材检测系统，其特征在于：所述信号处理装置还包括与所述旋转变压器数字转换器连接的超声检测仪。

9.根据权利要求7或8所述的管材检测系统，其特征在于：所述信号处理装置还包括励磁电源，所述励磁电源连接所述旋转变压器数字转换器和所述涡流检测仪。

10.根据权利要求1所述的管材检测系统，其特征在于：所述信号处理装置与所述旋转变压器的输出端通过低电阻电缆连接。