CN106091919B - 一种金属导线材偏心度快速检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属导线材偏心度快速检测装置及方法，装置包括差动涡流检测线圈、交流电桥、激励电源，采用一组或多组差动涡流检测线圈偏心对称检测方法，基于电桥平衡电路，通过电桥不平衡信号输出，将检波后的多组信号矢量相加，即可判断被检金属导线材的偏心方向，可有效解决电线电缆等金属导线材的偏心度质量检验问题。

Description

一种金属导线材偏心度快速检测装置及方法

所属技术领域

本发明涉及一种无损检测装置及方法，特别是涉及一种金属导线材偏心度快速检测装置及方法。

背景技术

电线电缆是用以传输电力、传输信息和实现电磁能量转换的一大类电工线材产品。电线电缆由金属导体和绝缘外护套组成，其外护套通常为诸如橡胶、塑料等非导电材料。电线电缆产品的使用性能和寿命，很大程度上取决于先进的结构设计。对于某些精度要求高的应用场合，特别是细小直径的塑包导线，其生产过程中偏心度需严格控制，否则将造成电线电缆结构尺寸不合格，即绝缘厚度、绝缘偏心度达不到要求。电线电缆若发生损坏，牵涉的面比较广，电线电缆等级越高，则造成的损失越大。目前，对于电线电缆等金属线材偏心度在线检测，常采用旋转涡流或多探头涡流检测方法，但是一般涡流点探头的直径相对较大，很少达到0.8毫米以下直径，且安装、调试也较麻烦，因此，针对直径在0.2毫米以下的金属线材，上述方法并不适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种金属导线材偏心度快速检测装置及方法，采用差动涡流检测线圈偏心对称检测方法，基于电桥平衡电路，通过电桥不平衡信号输出，快速判定金属线材偏心度情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属导线材偏心度快速检测装置，包括差动涡流检测线圈、交流电桥、激励电源，其特征在于：所述差动涡流检测线圈包含两个材质、结构相同的检测线圈，两个检测线圈相对偏心固定，两个检测线圈横截面有轴向重叠区域；差动涡流检测线圈中两个检测线圈输出端分别连接在交流电桥的两个相邻桥臂上；所述交流电桥的输入端与激励电源连接；采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点。一种金属导线材偏心度快速检测方法，采用上述的装置，其特征在于：采用差动涡流检测线圈偏心对称检测方法，基于电桥平衡电路，通过电桥不平衡信号输出，快速判定金属导线材偏心度情况，包括如下步骤，

a. 激励电源激励交流电桥，交流电桥平衡，输出电压为零；

b. 采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗将发生变化；当被检金属导线材偏心度为零时，被检金属导线材的内部金属导线位于中轴线位置，内部金属导线与差动涡流检测线圈中两个检测线圈的相对距离相同，差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗变化相同，交流电桥保持平衡，输出电压为零；当被检金属导线材偏心度不为零时，被检金属导线材的内部金属导线偏离中轴线位置，内部金属导线与差动涡流检测线圈中两个检测线圈的相对距离不同，差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗变化不同，交流电桥不平衡，输出电压不为零；由上述，判断被检金属导线材的偏心度。

进一步的，一种金属导线材偏心度快速检测方法，通过标准试样标定的方法，标定计算出金属导线材偏心度大小与交流电桥不平衡输出电压大小的关系函数，实测过程中通过测量交流电桥输出电压大小，计算得到被检金属导线材的偏心度大小，

标定过程中，

i. 制作多个金属导线材标定试样，所述金属导线材标定试样的材质与被检金属导线材相同，多个金属导线材标定试样具有已知的各不相同的偏心度；偏心度的选取范围0%~100%；

ii. 激励电源激励交流电桥，交流电桥平衡，输出电压为零；

iii. 采用机械传动装置使多个金属导线材标定试样按照偏心度大小的顺序、以恒定的速度依次垂直穿过差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗将发生变化，根据金属导线材标定试样偏心度不同，交流电桥不平衡输出的电压大小也不同，测量记录每个金属导线材标定试样偏心度所对应的交流电桥不平衡输出电压大小；

iv. 以金属导线材标定试样偏心度为横坐标、以交流电桥不平衡输出电压大小为纵坐标制作偏心度-输出电压标定曲线，计算得出金属导线材偏心度大小与交流电桥不平衡输出电压大小的关系函数；

实测过程中，

v. 采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，将测量的交流电桥不平衡输出电压大小带入步骤iv中计算得到的金属导线材偏心度大小与交流电桥不平衡输出电压大小关系函数，计算得出被检金属导线材的偏心度大小。

进一步的，一种金属导线材偏心度快速检测装置，装置包括多组差动涡流检测线圈、多个交流电桥、一个或多个激励电源；每组差动涡流检测线圈中两个检测线圈输出端分别连接在一个交流电桥的两个相邻桥臂上；多个交流电桥的输入端连接同一个激励电源，或每个交流电桥的输入端连接一个激励电源；每组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈相对偏心固定，两个检测线圈横截面有轴向重叠区域；各组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点在同一轴线上；各组差动涡流检测线圈的轴线连接断面围绕轴向重叠区域中心点轴线周向分布，所述轴线连接断面是指经过每组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的轴线的断面；采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过多组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点。采用上述装置的一种金属导线材偏心度快速检测方法，其特征在于：进一步的，

在步骤a中，激励电源同时激励多个交流电桥，多个交流电桥平衡，输出电压均为零；

在步骤b中，采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过多组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，多组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗将发生变化；当被检金属导线材偏心度为零时，被检金属导线材的内部金属导线位于中轴线位置，内部金属导线与每组差动涡流检测线圈中两个检测线圈的相对距离相同，每组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗变化相同，每个交流电桥保持平衡，输出电压均为零；当被检金属导线材偏心度不为零时，被检金属导线材的内部金属导线偏离中轴线位置，内部金属导线与每组差动涡流检测线圈中两个检测线圈的相对距离不同，每组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗变化不同，每个交流电桥不平衡，输出电压均不为零；由上述，判断被检金属导线材的偏心度；进一步的，通过比对多个交流电桥不平衡输出信号，将检波后的多组信号矢量相加，即可判断被检金属导线材的偏心方向。

本发明的有益效果是，一种金属导线材偏心度快速检测装置及方法，装置包括差动涡流检测线圈、交流电桥、激励电源，采用一组或多组差动涡流检测线圈偏心对称检测方法，基于电桥平衡电路，通过电桥不平衡信号输出，将检波后的多组信号矢量相加，即可判断被检金属导线材的偏心方向，可有效解决电线电缆等金属导线材的偏心度质量检验问题。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种金属导线材偏心度快速检测装置及方法局限于实施例。

附图说明

下面结合附图中实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明第一实施例的装置与检测方法正面示意图。

图2是本发明第一实施例的装置与检测方法侧面示意图。

图3是本发明第三实施例的装置与检测方法正面示意图。

图中，1.差动涡流检测线圈，2.交流电桥，3.激励电源，4.被检金属导线材，40.被检金属导线材的内部金属导线。

具体实施方式

实施例一，如图1、图2所示，一种金属导线材偏心度快速检测装置，包括差动涡流检测线圈1、交流电桥2、激励电源3，其特征在于：所述差动涡流检测线圈1包含两个材质、结构相同的检测线圈，两个检测线圈相对偏心固定，两个检测线圈横截面有轴向重叠区域；差动涡流检测线圈1中两个检测线圈输出端分别连接在交流电桥2的两个相邻桥臂上；所述交流电桥2的输入端与激励电源3连接；采用机械传动装置使被检金属导线材4以恒定的速度垂直穿过差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点。一种金属导线材偏心度快速检测方法，采用上述的装置，其特征在于：采用差动涡流检测线圈1偏心对称检测方法，基于电桥平衡电路，通过电桥不平衡信号输出，快速判定金属导线材偏心度情况，包括如下步骤，

a. 激励电源3激励交流电桥2，交流电桥2平衡，输出电压为零；

b. 采用机械传动装置使被检金属导线材4以恒定的速度垂直穿过差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈的线圈阻抗将发生变化；当被检金属导线材4偏心度为零时，被检金属导线材4的内部金属导线40位于中轴线位置，内部金属导线40与差动涡流检测线圈1中两个检测线圈的相对距离相同，差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈的线圈阻抗变化相同，交流电桥2保持平衡，输出电压为零；当被检金属导线材4偏心度不为零时，被检金属导线材4的内部金属导线40偏离中轴线位置，内部金属导线40与差动涡流检测线圈1中两个检测线圈的相对距离不同，差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈的线圈阻抗变化不同，交流电桥2不平衡，输出电压不为零；由上述，判断被检金属导线材4的偏心度。

实施例二，进一步的，一种金属导线材偏心度快速检测方法，通过标准试样标定的方法，标定计算出金属导线材偏心度大小与交流电桥2不平衡输出电压大小的关系函数，实测过程中通过测量交流电桥2输出电压大小，计算得到被检金属导线材的偏心度大小，

标定过程中，

i. 制作多个金属导线材标定试样，所述金属导线材标定试样的材质与被检金属导线材4相同，多个金属导线材标定试样具有已知的各不相同的偏心度；偏心度的选取范围0%~100%；

ii. 激励电源3激励交流电桥2，交流电桥2平衡，输出电压为零；

iii. 采用机械传动装置使多个金属导线材标定试样按照偏心度大小的顺序、以恒定的速度依次垂直穿过差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈的线圈阻抗将发生变化，根据金属导线材标定试样偏心度不同，交流电桥2不平衡输出的电压大小也不同，测量记录每个金属导线材标定试样偏心度所对应的交流电桥2不平衡输出电压大小；

iv. 以金属导线材标定试样偏心度为横坐标、以交流电桥2不平衡输出电压大小为纵坐标制作偏心度-输出电压标定曲线，计算得出金属导线材偏心度大小与交流电桥2不平衡输出电压大小的关系函数；

实测过程中，

v. 采用机械传动装置使被检金属导线材4以恒定的速度垂直穿过差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，将测量的交流电桥2不平衡输出电压大小带入步骤iv中计算得到的金属导线材偏心度大小与交流电桥2不平衡输出电压大小关系函数，计算得出被检金属导线材4的偏心度大小。

实施例三，如图3所示，进一步的，一种金属导线材偏心度快速检测装置，装置包括两组差动涡流检测线圈1、两个交流电桥2、一个或多个激励电源3；每组差动涡流检测线圈1中两个检测线圈输出端分别连接在一个交流电桥2的两个相邻桥臂上；两个交流电桥2的输入端连接同一个激励电源3，或每个交流电桥2的输入端连接一个激励电源3；每组差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈相对偏心固定，两个检测线圈横截面有轴向重叠区域；各组差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点在同一轴线上；各组差动涡流检测线圈1的轴线连接断面围绕轴向重叠区域中心点轴线周向分布，所述轴线连接断面是指经过每组差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈的轴线的断面；采用机械传动装置使被检金属导线材4以恒定的速度垂直穿过多组差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点。采用上述装置的一种金属导线材偏心度快速检测方法，其特征在于：进一步的，在步骤a中，激励电源3同时激励两个交流电桥2，两个交流电桥2平衡，输出电压均为零；在步骤b中，采用机械传动装置使被检金属导线材4以恒定的速度垂直穿过多组差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，两组差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈的线圈阻抗将发生变化；当被检金属导线材4偏心度为零时，被检金属导线材4的内部金属导线40位于中轴线位置，内部金属导线40与每组差动涡流检测线圈1中两个检测线圈的相对距离相同，每组差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈的线圈阻抗变化相同，每个交流电桥2保持平衡，输出电压均为零；当被检金属导线材4偏心度不为零时，被检金属导线材4的内部金属导线40偏离中轴线位置，内部金属导线40与每组差动涡流检测线圈1中两个检测线圈的相对距离不同，每组差动涡流检测线圈1中的两个检测线圈的线圈阻抗变化不同，每个交流电桥2不平衡，输出电压均不为零；由上述，判断被检金属导线材4的偏心度；进一步的，通过比对两个交流电桥2不平衡输出信号，将检波后的两组信号矢量相加，即可判断被检金属导线材4的偏心方向。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种金属导线材偏心度快速检测装置及方法，但本发明并不局限于实施例，凡是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，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种金属导线材偏心度快速检测装置，包括差动涡流检测线圈、交流电桥、激励电源，其特征在于：所述差动涡流检测线圈包含两个材质、结构相同的检测线圈，两个检测线圈相对偏心固定，两个检测线圈横截面有轴向重叠区域；差动涡流检测线圈中两个检测线圈输出端分别连接在交流电桥的两个相邻桥臂上；所述交流电桥的输入端与激励电源连接；采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点。

2.根据权利要求1所述的一种金属导线材偏心度快速检测装置，其特征在于：进一步的，装置包括多组差动涡流检测线圈、多个交流电桥、一个或多个激励电源；每组差动涡流检测线圈中两个检测线圈输出端分别连接在一个交流电桥的两个相邻桥臂上；多个交流电桥的输入端连接同一个激励电源，或每个交流电桥的输入端连接一个激励电源；每组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈相对偏心固定，两个检测线圈横截面有轴向重叠区域；各组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点在同一轴线上；各组差动涡流检测线圈的轴线连接断面围绕轴向重叠区域中心点轴线周向分布，所述轴线连接断面是指经过每组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的轴线的断面；采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过多组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点。

3.一种金属导线材偏心度快速检测方法，采用权利要求1所述的装置，其特征在于：采用差动涡流检测线圈偏心对称检测方法，基于电桥平衡电路，通过电桥不平衡信号输出，快速判定金属导线材偏心度情况，包括如下步骤，

a. 激励电源激励交流电桥，交流电桥平衡，输出电压为零；

b. 采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗将发生变化；当被检金属导线材偏心度为零时，被检金属导线材的内部金属导线位于中轴线位置，内部金属导线与差动涡流检测线圈中两个检测线圈的相对距离相同，差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗变化相同，交流电桥保持平衡，输出电压为零；当被检金属导线材偏心度不为零时，被检金属导线材的内部金属导线偏离中轴线位置，内部金属导线与差动涡流检测线圈中两个检测线圈的相对距离不同，差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗变化不同，交流电桥不平衡，输出电压不为零；由上述，判断被检金属导线材的偏心度。

4.根据权利要求3所述的一种金属导线材偏心度快速检测方法，其特征在于：进一步的，通过标准试样标定的方法，标定计算出金属导线材偏心度大小与交流电桥不平衡输出电压大小的关系函数，实测过程中通过测量交流电桥输出电压大小，计算得到被检金属导线材的偏心度大小，

标定过程中，

i. 制作多个金属导线材标定试样，所述金属导线材标定试样的材质与被检金属导线材相同，多个金属导线材标定试样具有已知的各不相同的偏心度；偏心度的选取范围0%~100%；

ii. 激励电源激励交流电桥，交流电桥平衡，输出电压为零；

iii. 采用机械传动装置使多个金属导线材标定试样按照偏心度大小的顺序、以恒定的速度依次垂直穿过差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗将发生变化，根据金属导线材标定试样偏心度不同，交流电桥不平衡输出的电压大小也不同，测量记录每个金属导线材标定试样偏心度所对应的交流电桥不平衡输出电压大小；

iv. 以金属导线材标定试样偏心度为横坐标、以交流电桥不平衡输出电压大小为纵坐标制作偏心度-输出电压标定曲线，计算得出金属导线材偏心度大小与交流电桥不平衡输出电压大小的关系函数；

实测过程中，

v. 采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，将测量的交流电桥不平衡输出电压大小带入步骤iv中计算得到的金属导线材偏心度大小与交流电桥不平衡输出电压大小关系函数，计算得出被检金属导线材的偏心度大小。

5.根据权利要求3所述的一种金属导线材偏心度快速检测方法，采用权利要求2所述的装置，其特征在于：进一步的，

在步骤a中，激励电源同时激励多个交流电桥，多个交流电桥平衡，输出电压均为零；

在步骤b中，采用机械传动装置使被检金属导线材以恒定的速度垂直穿过多组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈轴向重叠区域中心点，多组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗将发生变化；当被检金属导线材偏心度为零时，被检金属导线材的内部金属导线位于中轴线位置，内部金属导线与每组差动涡流检测线圈中两个检测线圈的相对距离相同，每组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗变化相同，每个交流电桥保持平衡，输出电压均为零；当被检金属导线材偏心度不为零时，被检金属导线材的内部金属导线偏离中轴线位置，内部金属导线与每组差动涡流检测线圈中两个检测线圈的相对距离不同，每组差动涡流检测线圈中的两个检测线圈的线圈阻抗变化不同，每个交流电桥不平衡，输出电压均不为零；由上述，判断被检金属导线材的偏心度；进一步的，通过比对多个交流电桥不平衡输出信号，将检波后的多组信号矢量相加，即可判断被检金属导线材的偏心方向。