CN105866237B - 用于管道内检测的交流电磁场检测探头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其包括：圆筒，其具有中空通道；线圈机构，其环设于所述圆筒外，所述线圈机构由多个线圈单元组成，多个所述线圈单元沿所述圆筒的圆周方向均匀设置，每个所述线圈单元的外壁上均设置有多个传感器。本发明能够对管道内壁进行检测，结构简单，操作方便，检测精度高，使用寿命长，适用范围广。

Description

用于管道内检测的交流电磁场检测探头

技术领域

本发明涉及一种无损检测装置，特别是一种用于管道内检测的探头，具体是一种用于管道内检测的交流电磁场检测探头。

背景技术

交流电磁场检测是近几年兴起的一种无损检测技术，主要用来检测导磁材料表面的裂纹或缺陷。交流电磁场检测的工作原理遵循电磁感应原理，在被检测部件表面感应出交变磁场，部件表面存在的裂纹等缺陷会对磁场分布产生影响，使磁场分布产生畸变，测量磁场畸变信号从而得到缺陷信息。

目前，随着安全意识与检测要求的不断提高，对管道完整性检测的需求越来越多。传统的交流电磁场检测探头只适用于检测部件外表面的缺陷，能够实现对管道外表面的检测，而在实际情况中，管道内表面的缺陷经常出现，如果不能准确的判断管道内缺陷的数目及形状，可能导致严重的安全事故。

交流电磁场检测技术为非接触式测量技术，其可以考虑应用于对管道的内表面上的裂纹等缺陷的检测，并且能够实现缺陷的定量评估，且检测结果不受管道内介质和管道内表面的油漆、蜡层的影响，因此开发一种检测装置，以利用交流电磁场检测技术进行管道内检测，对于有效防止因管道损伤导致的恶性事故、保障油气资源的安全输送、提高我国油气管道内检测技术水平具有重要的科学探索价值和工程实际意义。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测探头，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其能够对管道内壁进行检测，结构简单，操作方便，检测精度高，使用寿命长，适用范围广。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其包括：圆筒，其具有中空通道；线圈机构，其环设于所述圆筒外，所述线圈机构由多个线圈单元组成，多个所述线圈单元沿所述圆筒的圆周方向均匀设置，每个所述线圈单元的外壁上均设置有多个传感器。

在优选的实施方式中，所述线圈单元可径向移动地连接在所述圆筒的外壁上。

在优选的实施方式中，所述圆筒的外壁沿圆周方向设有多个凹槽，所述凹槽内横置枢轴，所述线圈单元通过支撑板与所述枢轴相连。

在优选的实施方式中，所述枢轴上套设弹簧，所述弹簧的一端固定于所述圆筒，所述弹簧的另一端固定于所述支撑板。

在优选的实施方式中，所述线圈单元的内壁与所述圆筒的外壁之间连接有相互枢接的上支撑连接杆和下支撑连接杆，所述上支撑连接杆枢接于所述线圈单元的内壁，所述下支撑连接杆枢接于所述圆筒的外壁。

在优选的实施方式中，所述线圈单元包括绕线板，所述绕线板上设有两组激励线圈，两组所述激励线圈分别设置在所述绕线板的两端，所述绕线板的外壁面设置有多个所述传感器，多个所述传感器位于所述绕线板的外壁面中间并位于两组所述激励线圈之间。

在优选的实施方式中，所述绕线板呈圆弧形，由多个所述绕线板围设形成的所述线圈机构与所述圆筒同轴心设置。

在优选的实施方式中，多个所述传感器于所述绕线板的中央呈直线排列，所述直线平行于所述圆筒的中心轴线。

在优选的实施方式中，所述线圈单元为八个，每个所述线圈单元上设有六个所述传感器。

在优选的实施方式中，所述绕线板由铁磁性材料制成。

本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的特点和优点是：

1、环设于圆筒外的线圈机构由多个线圈单元组成，多个线圈单元沿圆筒的圆周均匀设置，使激励线圈能在待检测管道内壁上均匀感应出磁场，并通过多个传感器采集待检测管道内壁上的磁场信号，实现对管道内表面上裂纹等缺陷的检测，并能够确定缺陷的尺寸和位置等重要信息；

2、支撑板的一端固定于绕线板的侧壁，支撑板的另一端与圆筒通过枢轴可转动的连接，使线圈单元通过支撑板与圆筒可活动地连接，以使线圈单元可在圆筒的径向上移动，避免激励线圈与管道内壁的硬性接触，适应不同内径的管道的内表面缺陷的检测，延长了探头的使用寿命，操作简单，检测精度高；

3、通过在枢轴上套设弹簧，将弹簧的两端分别连接于支撑板和圆筒，既能使支撑板在弹簧的作用力下，与圆筒的切面呈固定夹角，保持稳定状态，又能使本发明适应于内径小于线圈机构的外径的管道内的检测，适用范围广；

4、通过线圈单元的内壁与圆筒的外壁之间枢接设置的上支撑连接杆和下支撑连接杆，且上支撑连接杆枢接于线圈单元的内壁，下支撑连接杆枢接于圆筒的外壁，以方便上支撑连接杆和下支撑连接杆的移动，并随绕线板的径向移动而移动，使绕线板保持平稳状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的立体结构示意图；

图2为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的仰视图；

图2-1为图2中的A部的支撑板与圆筒连接位置的局部放大图；

图3为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的俯视图；

图4为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的左视图；

图5为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的线圈单元的结构示意图；

图6为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的线圈单元的主视图；

图7为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的线圈单元的俯视图；

图8为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的圆筒与支撑板的结构示意图；

图9为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的局部结构示意图。

附图标号说明：

1圆筒，11凹槽，12中空通道，2线圈机构，3线圈单元，4绕线板，5激励线圈，6支撑板，61凸块，7传感器，8弹簧，9上支撑连接杆，9＇下支撑连接杆，10枢轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图9所示，本发明提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其包括：圆筒1，其具有中空通道12；线圈机构2，其环设于所述圆筒1外，所述线圈机构2由多个线圈单元3组成，多个所述线圈单元3沿所述圆筒1的圆周方向均匀设置，每个所述线圈单元3的外壁上均设置有多个传感器7。

具体的，如图1至图4所示，所述圆筒1呈圆柱筒状，圆筒1内部的中空通道12内可设置电流输入设备，并将电流输入设备固定到圆筒1的内壁上，以使电流输入设备向各线圈单元3供应电流，所述线圈单元3可径向移动地连接在所述圆筒1的外壁上，使本发明的交流电磁场检测探头置入被检测管道内时，避免线圈单元3与管道内壁的硬性接触，保护线圈单元3和设置在线圈单元3上的传感器7，延长本发明的使用寿命，在一实施例中，所述线圈单元3为八个，且两两线圈单元3之间的间距相等。

如图1至图2、图5至图7所示，本发明的所述线圈单元3包括绕线板4，所述绕线板4上设有两组激励线圈5，两组所述激励线圈5分别设置在所述绕线板4的两端，且绕线板4两端的两组激励线圈5呈对称设置，所述绕线板4的外壁面设置有多个所述传感器7，多个所述传感器7位于所述绕线板4的外壁面中间并位于两组所述激励线圈5之间。

具体的，所述绕线板4由铁磁性材料制成，所述绕线板4呈圆弧形，由多个所述绕线板4围设形成的所述线圈机构2与所述圆筒1同轴心设置，每个激励线圈5的匝数可调，较佳的，如图5至图7所示的实施例中的激励线圈5的匝数为20，各激励线圈5的绕线方向一致，当然也可根据检测要求设置为其他匝数，例如，如图1至图4所示的实施例中的激励线圈5的匝数为10，多个所述传感器7于所述绕线板4的中央呈直线排列，如图1和图7所示，所述直线平行于所述圆筒1的中心轴线，以在长度方向上对待测管道进行均匀检测；在一实施例中，每个绕线板4上的激励线圈5还可以设置为一个、四个、六个等，只要能在管道内表面均匀产生磁场即可，在一实施例中，每个绕线板4上设有六个所述传感器7，当然其也可以根据待测管道长度和绕线板4的宽度设置为其他合理数量，在此不做限制。

进一步的，如图8和图9所示，所述圆筒1的外壁沿圆周方向设有多个凹槽11，所述凹槽11内横置枢轴10，所述线圈单元3通过支撑板6与所述枢轴10相连，具体的是，多个凹槽11沿圆筒1的圆周方向均匀设置，凹槽11与线圈单元3数量相同且一一对应，凹槽11呈长方体形，其高度大于支撑板6的厚度，其长度等于或微小于支撑板6的宽度，支撑板6伸入凹槽11内的端部的两侧分别凸设有凸块61，枢轴10穿过支撑板6两侧的凸块61连接于凹槽11的侧壁，使支撑板6通过枢轴10能转动地与圆筒1相连，支撑板6远离圆筒1的一端固定于绕线板4的一侧，较佳的，支撑板6固定于绕线板4的侧壁的中央位置，以更好地支撑和固定绕线板4。

更进一步的，如图2-1和图9所示，所述枢轴10上套设弹簧8，所述弹簧8的一端固定于所述圆筒1，所述弹簧8的另一端固定于所述支撑板6，较佳的，弹簧8为扭转弹簧，在无外力作用时，弹簧8使支撑板6与圆筒1的切面保持一固定夹角，使支撑板6保持稳定状态，在线圈机构2受外力作用下(例如将本发明置入内径较小的待检测管道内时)，支撑板6沿枢轴10转动时，支撑板6与圆筒1的切面的夹角会变化，在外力消失后，弹簧8的回复力会趋使支撑板6恢复到与圆筒1的固定夹角位置，使线圈机构2在弹簧8的作用下可以径向弹动。

进一步的，如图3、图5和图6所示，所述线圈单元3的内壁与所述圆筒1的外壁之间连接有相互枢接的上支撑连接杆9和下支撑连接杆9＇，所述上支撑连接杆9枢接于所述线圈单元3的内壁，所述下支撑连接杆9＇枢接于所述圆筒1的外壁，以方便上支撑连接杆9和下支撑连接杆9＇的移动，具体的是，上支撑连接杆9和下支撑连接杆9＇能够对绕线板4进行支撑，使绕线板4保持平稳，且将上支撑连接杆9和下支撑连接杆9＇枢接设置，使上支撑连接杆9的上端与下支撑连接杆9＇的下端之间的垂直距离可调，以适应不同内径尺寸的管道的检测，较佳的，上述的枢接可以采用铰链连接，当然也可采用其他方式，在此不作限制。

本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头是基于交流电磁场原理进行工作的，将其置入待检测管道(例如由钢材制造的输油输气管道、长输管线等)内部，通过电流输入设备连接各线圈单元3的激励线圈5，给激励线圈5通过预定的电流(例如一定幅值的正弦交变电流)，使待测管道的内壁感应出磁场，通过绕线板4的外壁面上设置的多个传感器7进行磁场信号的采集，如果待检测管道的内壁没有缺陷，则传感器7采集到的磁场信号是均匀的，如果待检测管道的内壁存在缺陷，则传感器7采集到的该缺陷位置的磁场信号会发生扰动，通过分析所采集的信号即可定量的判断缺陷的位置及尺寸；

当线圈机构2的外径等于或微小于待检测管道内径时，交流电磁场检测探头置入待检测管道内后，弹簧8的弹力会使支撑板6保持稳定状态，当线圈机构2的外径大于待检测管道内径时，使线圈单元3沿径向向内移动，支撑板6与圆筒1的切面夹角变小，而使交流电磁场检测探头能置入待检测管道内，检测完后取出交流电磁场检测探头后，支撑板6在弹簧8扭转回复力的作用下，恢复到与圆筒1的原始切面夹角。

本发明用于管道内检测的交流电磁场检测探头的特点和优点是：

1、环设于圆筒1外的线圈机构2由多个线圈单元3组成，多个线圈单元3沿圆筒1的圆周均匀设置，使激励线圈5能在待检测管道内壁上均匀感应出磁场，并通过多个传感器7采集待检测管道内壁上的磁场信号，实现对管道内表面上裂纹等缺陷的检测，并能够确定缺陷的尺寸和位置等重要信息；

2、支撑板6的一端固定于绕线板4的侧壁，支撑板6的另一端与圆筒1通过枢轴10可转动的连接，使线圈单元3通过支撑板6与圆筒1可活动地连接，以使线圈单元3可在圆筒1的径向上移动，避免激励线圈5与管道内壁的硬性接触，适应不同内径的管道的内表面缺陷的检测，延长了探头的使用寿命，操作简单，检测精度高；

3、通过在枢轴10上套设弹簧8，将弹簧8的两端分别连接于支撑板6和圆筒1，既能使支撑板6在弹簧8的作用力下，与圆筒1的切面呈固定夹角，保持稳定状态，又能使本发明适应于内径小于线圈机构2的外径的管道内的检测，适用范围广；

4、通过线圈单元3的内壁与圆筒1的外壁之间枢接设置的上支撑连接杆9和下支撑连接杆9＇，且上支撑连接杆9枢接于线圈单元3的内壁，下支撑连接杆9＇枢接于圆筒1的外壁，以方便上支撑连接杆9和下支撑连接杆9＇的移动，并随绕线板4的径向移动而移动，使绕线板4保持平稳状态。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其特征在于，所述用于管道内检测的交流电磁场检测探头包括：

圆筒，其具有中空通道；

线圈机构，其环设于所述圆筒外，所述线圈机构由多个线圈单元组成，多个所述线圈单元沿所述圆筒的圆周方向均匀设置，每个所述线圈单元的外壁上均设置有多个传感器；

所述线圈单元包括绕线板，所述绕线板上设有两组激励线圈，两组所述激励线圈分别设置在所述绕线板的两端，所述绕线板的外壁面设置有多个所述传感器，多个所述传感器位于所述绕线板的外壁面中间并位于两组所述激励线圈之间；

所述绕线板由铁磁性材料制成。

2.根据权利要求1所述的用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其特征在于，所述线圈单元可径向移动地连接在所述圆筒的外壁上。

3.根据权利要求2所述的用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其特征在于，所述圆筒的外壁沿圆周方向设有多个凹槽，所述凹槽内横置枢轴，所述线圈单元通过支撑板与所述枢轴相连。

4.根据权利要求3所述的用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其特征在于，所述枢轴上套设弹簧，所述弹簧的一端固定于所述圆筒，所述弹簧的另一端固定于所述支撑板。

5.根据权利要求3所述的用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其特征在于，所述线圈单元的内壁与所述圆筒的外壁之间连接有相互枢接的上支撑连接杆和下支撑连接杆，所述上支撑连接杆枢接于所述线圈单元的内壁，所述下支撑连接杆枢接于所述圆筒的外壁。

6.根据权利要求1所述的用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其特征在于，所述绕线板呈圆弧形，由多个所述绕线板围设形成的所述线圈机构与所述圆筒同轴心设置。

7.根据权利要求1所述的用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其特征在于，多个所述传感器于所述绕线板的中央呈直线排列，所述直线平行于所述圆筒的中心轴线。

8.根据权利要求1所述的用于管道内检测的交流电磁场检测探头，其特征在于，所述线圈单元为八个，每个所述线圈单元上设有六个所述传感器。