CN105806934A - 一种涡流多路复用阵列探头 - Google Patents

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邵文斌
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Abstract

本发明属于非铁磁性热交换器传热管涡流无损检测技术领域，具体涉及一种涡流多路复用阵列探头。包括大轴绕式线圈、小轴绕式线圈、探头主体、多路选择及放大单元；所述探头主体为圆筒形，其周向开有环形槽，大轴绕式线圈缠绕在探头主体上的环形槽中，若干个小轴绕式线圈放置在探头主体周向上，小轴绕式线圈为空心感应线圈，探头主体内安装有多路选择及放大单元。本发明用大轴绕式线圈作激励源，只有一个线圈激励，产生的涡流场更加稳定。使用大轴绕式线圈作激励源，减少一排小轴绕式线圈，线圈数量的减少，降低了探头制造的难度，同时，也降低了探头损坏的几率，增加了探头的寿命。大轴绕式线圈可单独使用，对发现的缺陷进行定量，提高了检测效率。

Description

一种涡流多路复用阵列探头
技术领域
本发明属于非铁磁性热交换器传热管涡流无损检测技术领域，具体涉及一种涡流多路复用阵列探头。
背景技术
热交换器是各行业热转换系统的重要组成部分，而传热管是热交换器的热传导媒介和压力边界，它的完整性是影响热交换器正常运行的关键。但在传热管制造和使用的过程中，由于管材材质、设计结构、加工工艺以及运行工况的差异，往往会产生各种类型的缺陷。
热交换器传热管无损检测一般使用的是涡流检查方法。其中以轴绕式线圈探头的使用最为广泛，轴绕式线圈采用的是自发自收式技术，即线圈激励电磁场并接收被检对象反馈的电磁场，轴绕式探头对传热管内外壁轴向线性缺陷及圆形缺陷均有很高的灵敏度，能够及时准确地发现上述缺陷并进行定量。但是对于小而窄的周向缺陷，因其方向与轴绕式线圈激励的电磁场方向平行，故轴绕式探头度很难将其发现。同时，在支撑板和管板区，尤其是后者，结构信号复杂，存在胀管以及管板等多重结构信号，使得电磁感应在此区域出现畸变，如缺陷在这一区域出现，容易漏检，从而出现检测盲区。针对这一情况，国内外在蒸发器涡流检测中开始使用新技术，即涡流旋转探头技术和阵列探头技术。但是旋转探头的检查速度是制约其广泛应用的瓶颈，而阵列探头既有涡流轴绕式探头的检测效率，又有旋转探头的缺陷定性能力。
现阶段运用于工程实际的涡流阵列探头采用的是收发式技术，即一个线圈激励电磁场，另外一个或多个线圈接收被检对象反馈的电磁场，在探头主体的周向方向上放置两排或三排的小扁平线圈组，每排之间间隔一段距离，每排线圈之间是交叉排列，通过多路复用技术，分时激励和接收涡流信号，达到电磁场旋转的目的，用于涡流检查。上述探头在实际的应用过程中，能保证检测效率和灵敏度，但是也存在问题，即线圈的数量越多，其制造难度越大，损坏几率也越大，另外，此阵列探头也不能对缺陷进行定量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涡流多路复用阵列探头，以大的轴绕式线圈作为激励源，多个小的轴绕式线圈作为激励和接收源，通过多路复用技术实现电磁场的旋转，达到传热缺陷检出能力。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种涡流多路复用阵列探头，包括大轴绕式线圈、小轴绕式线圈、探头主体、多路选择及放大单元；所述探头主体为圆筒形，其周向开有环形槽，大轴绕式线圈缠绕在探头主体上的环形槽中，若干个小轴绕式线圈放置在探头主体周向上，小轴绕式线圈为空心感应线圈，探头主体内安装有多路选择及放大单元。
轴向阵列检测时，以大轴绕式线圈作为激励源，小轴绕式线圈作为接收源，激励的感应磁场在被检传热管周向方向产生涡流，轴向缺陷对周向涡流产生扰动，使感应磁场发生变化，反馈到小轴绕式线圈后以电信号形式输出到多路选择及放大单元进行多路转换、放大后输入到涡流仪进行处理。
周向阵列检测时，以某个小轴绕式线圈作为激励源，相邻的第二个小轴绕式线圈作为接收源，激励的感应磁场在被检传热管轴向方向产生涡流，周向缺陷对轴向涡流产生扰动，使感应磁场发生变化，反馈到接收源后以电信号形式输出到多路选择及放大单元进行多路转换、放大后输入到涡流仪进行处理。
常规涡流检测时，以大轴绕式线圈作为激励及接收源，激励的电磁场在被检传热管周向方向产生涡流，轴向缺陷及体积较大的周向缺陷对周向涡流产生扰动，使感应磁场发生变化，反馈给自己后以电信号形式输入到涡流仪。
所述的探头主体周向再开有一个环形槽，两个环形槽以一定间隔布置在小轴绕式线圈同一侧，环形槽中也缠有大轴绕式线圈，以实现小轴绕式线圈的差分式检测。
所述的探头主体周向再均布一圈小轴绕式线圈，与原有小轴绕式线圈分别位于小轴绕式线圈的两侧，两圈小轴绕式线圈在周向错开半个线圈的角度，以实现检查时周向加密。
本发明所取得的有益效果为：
本发明用大轴绕式线圈作激励源，只有一个线圈激励，产生的涡流场更加稳定、一致。使用大轴绕式线圈作激励源，减少一排小轴绕式线圈，线圈数量的减少，降低了探头制造的难度，同时，也降低了探头损坏的几率，增加了探头的寿命。大轴绕式线圈可单独使用，可对发现的缺陷进行定量，提高了检测效率。
附图说明
图1为本发明所述涡流多路复用阵列探头实施例I剖视图；
图2为本发明所述涡流多路复用阵列探头实施例I三维图；
图3为本发明所述涡流多路复用阵列探头实施例I展开图；
图4为本发明所述涡流多路复用阵列探头轴向检测缺陷示意图；
图5为本发明所述涡流多路复用阵列探头周向检测缺陷示意图；
图6为本发明所述涡流多路复用阵列探头实施例II示意图；
图7为本发明所述涡流多路复用阵列探头实施例III示意图；
图中：1、大轴绕式线圈；2、小轴绕式线圈；3、探头主体；4、感应磁场；5、多路选择及放大单元；6、轴向缺陷；7、轴向检测灵敏度较高区域；8、时序方向；9、周向缺陷；10、周向检测灵敏度较高区域。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
如图1—图3所示，本发明所述涡流多路复用阵列探头包括大轴绕式线圈1、小轴绕式线圈2、探头主体3、多路选择及放大单元5；
所述探头主体3为圆筒形，其周向开有环形槽，大轴绕式线圈1缠绕在探头主体3上的环形槽中作为激励源，若干个小轴绕式线圈2放置在探头主体3周向上作为激励源和接收源，小轴绕式线圈2为空心感应线圈。探头主体3内安装有多路选择及放大单元5。
(1)轴向阵列检测：如图4所示，以大轴绕式线圈1作为激励源，小轴绕式线圈2作为接收源，激励的感应磁场4在被检传热管周向方向产生涡流，轴向缺陷6对周向涡流产生扰动，使感应磁场4发生变化(互感现象)，反馈到小轴绕式线圈2后以电信号形式输出到多路选择及放大单元5进行多路转换、放大后输入到涡流仪进行处理；
(2)周向阵列检测：如图5所示，以某个小轴绕式线圈2作为激励源，相邻的第二个小轴绕式线圈2作为接收源，激励的感应磁场在被检传热管轴向方向产生涡流，周向缺陷9对轴向涡流产生扰动，使感应磁场发生变化(互感现象)，反馈到接收源后以电信号形式输出到多路选择及放大单元5进行多路转换、放大后输入到涡流仪进行处理；
(3)常规涡流检测：以大轴绕式线圈1作为激励及接收源，激励的电磁场在被检传热管周向方向产生涡流，轴向缺陷6及体积较大的周向缺陷9对周向涡流产生扰动，使感应磁场发生变化，反馈给自己(自感现象)后以电信号形式输入到涡流仪。
轴向阵列检查时，在某个时序，大轴绕式线圈1作为激励源，小轴绕式线圈2的相邻两个线圈作为接收源，涡流场在轴向检测灵敏度较高区域7内检测灵敏度较高，可检测轴向缺陷6，在下一个时序，激励源不变，多路选择及放大单元5控制小轴绕式线圈2的两个接收源按照时序方向8的方向移动移动一个线圈，依此类推，循环往复，达到涡流场旋转的目的，配合探头主体1的轴向运动，就可检测传热管任意位置的轴向缺陷6，得到的信号再经过多路选择及放大单元5的放大后输入到涡流仪处理。
周向阵列检查时，在某个时序，2的某个线圈作为激励源，第三个线圈作为接收源，涡流场在7的区域内检测灵敏度较高，可检测类型为9的缺陷，在下一个时序，激励和接收源均按照8的方向移动移动一个线圈，依此类推，循环往复，达到涡流场旋转的目的，配合探头的轴向运动，就可检测传热管任意位置类型为6的缺陷，得到的信号再经过5的放大后输入到涡流仪处理。
小轴绕式线圈2的激励和接收使能均关闭时，大轴绕式线圈1可单独使用，采用自发自收式技术检查传热管，可对检出的缺陷进行定量
实施例2：
如图6所示，在实施例1的基础上，在探头主体3周向再开有一个环形槽，两个环形槽以一定间隔布置在小轴绕式线圈2同一侧，环形槽中也缠有大轴绕式线圈1，以实现小轴绕式线圈2的差分式检测。
实施例3：
如图7所示，在实施例1的基础上，在探头主体3周向再均布一圈小轴绕式线圈2，与原有小轴绕式线圈2分别位于小轴绕式线圈2的两侧，两圈小轴绕式线圈2在周向错开半个线圈的角度，以实现检查时周向加密。

Claims (6)

1.一种涡流多路复用阵列探头，其特征在于：包括大轴绕式线圈(1)、小轴绕式线圈(2)、探头主体(3)、多路选择及放大单元(5)；所述探头主体(3)为圆筒形，其周向开有环形槽，大轴绕式线圈(1)缠绕在探头主体(3)上的环形槽中，若干个小轴绕式线圈(2)放置在探头主体(3)周向上，小轴绕式线圈(2)为空心感应线圈，探头主体(3)内安装有多路选择及放大单元(5)。
2.根据权利要求1所述的涡流多路复用阵列探头，其特征在于：轴向阵列检测时，以大轴绕式线圈(1)作为激励源，小轴绕式线圈(2)作为接收源，激励的感应磁场(4)在被检传热管周向方向产生涡流，轴向缺陷(6)对周向涡流产生扰动，使感应磁场(4)发生变化，反馈到小轴绕式线圈(2)后以电信号形式输出到多路选择及放大单元(5)进行多路转换、放大后输入到涡流仪进行处理。
3.根据权利要求1所述的涡流多路复用阵列探头，其特征在于：周向阵列检测时，以某个小轴绕式线圈(2)作为激励源，相邻的第二个小轴绕式线圈(2)作为接收源，激励的感应磁场在被检传热管轴向方向产生涡流，周向缺陷(9)对轴向涡流产生扰动，使感应磁场发生变化，反馈到接收源后以电信号形式输出到多路选择及放大单元(5)进行多路转换、放大后输入到涡流仪进行处理。
4.根据权利要求1所述的涡流多路复用阵列探头，其特征在于：常规涡流检测时，以大轴绕式线圈(1)作为激励及接收源，激励的电磁场在被检传热管周向方向产生涡流，轴向缺陷(6)及体积较大的周向缺陷(9)对周向涡流产生扰动，使感应磁场发生变化，反馈给自己后以电信号形式输入到涡流仪。
5.根据权利要求1所述的涡流多路复用阵列探头，其特征在于：所述的探头主体(3)周向再开有一个环形槽，两个环形槽以一定间隔布置在小轴绕式线圈(2)同一侧，环形槽中也缠有大轴绕式线圈(1)，以实现小轴绕式线圈(2)的差分式检测。
6.根据权利要求1所述的涡流多路复用阵列探头，其特征在于：所述的探头主体(3)周向再均布一圈小轴绕式线圈(2)，与原有小轴绕式线圈(2)分别位于小轴绕式线圈(2)的两侧，两圈小轴绕式线圈(2)在周向错开半个线圈的角度，以实现检查时周向加密。
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