CN107328851B - 基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，包括两个上下抱合铁磁性细长构件并对称设置的检测探头，所述检测探头靠近铁磁性细长构件的一侧分别设有磁轭、永磁铁和铁芯，所述永磁铁有两个并分别设置在所述磁轭的左右两端，所述铁芯设置在所述磁轭上并位于两个所述永磁铁之间，所述铁芯的一端设有圆弧形凸起部，所述铁芯的另一端设有圆弧形凹槽，所述铁芯的左右两侧分别为竖直平面，所述铁芯上绕制有感应线圈。本发明的有益效果是：简化线圈绕制的同时，提高了检测信号的信噪比，并且大大减弱了提离距离对检测结果的影响，消除了线圈截面积大小不一对检测结果分析带来的困难。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测装置，尤其涉及一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置。
背景技术
1906年，世界上诞生的第一台钢丝绳无损检测装置采用感应线圈作为传感器，经过100多年的发展，相继诞生了多种磁检测传感器，但感应线圈依然被广大国内外学者不断深入研究中，也是很多著名钢丝绳无损检测厂商采用的主要检测传感器，如美国NDTTechnologies公司，德国DMT公司，英国British Coal公司，波兰AGH公司、法国Halec SA公司等。然而感应线圈虽然成本低廉、制作简单、持久耐用，但是在用于铁磁性细长构建检测时，却存在安装不方便，检测信号信噪比低等问题，并且检测时随着感应线圈与被测构件提离距离的增加，检测信噪比急剧降低，随着感应线圈绕制匝数的增加，线圈截面积增大，不利于缺陷信号分析。在专利文献1：美国专利公开号4959991中提出了采用蚌式(clamshell)结构的分体式线圈，在一定程度上解决了穿过式线圈用于钢丝绳无损检测时不容易安装的问题。在专利文献2：美国专利公开号US20130147471A1中基于蚌式结构的检测线圈信号，提出了一种信号处理方法。然而蚌式结构线圈在制作上依然较为复杂，并且需要多达上百甚至上千匝的线圈，检测信号的信噪比依然不高，需要复杂的信号处理电路。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种检测信号的信噪比高的基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置。
本发明提供了一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，包括两个上下抱合铁磁性细长构件并对称设置的检测探头，所述检测探头靠近铁磁性细长构件的一侧分别设有磁轭、永磁铁和铁芯，所述永磁铁有两个并分别设置在所述磁轭的左右两端，所述铁芯设置在所述磁轭上并位于两个所述永磁铁之间，所述铁芯的一端设有圆弧形凸起部，所述铁芯的另一端设有圆弧形凹槽，所述铁芯的左右两侧分别为竖直平面，所述铁芯上绕制有感应线圈。
作为本发明的进一步改进，所述圆弧形凸起部与所述磁轭连接，所述圆弧形凸起部的外径与所述磁轭的内径相等。
作为本发明的进一步改进，所述圆弧形凹槽的内径与所述永磁铁的内径相等。
作为本发明的进一步改进，所述圆弧形凹槽的槽底上设有楔形结构。
作为本发明的进一步改进，分别位于上下两个检测探头的感应线圈的输出端按绕制方向相反的方式串联。
作为本发明的进一步改进，所述感应线圈的输出端连接有长时间低漂移积分器。
作为本发明的进一步改进，所述长时间低漂移积分器连接有信号采集与处理装置。
作为本发明的进一步改进，所述信号采集与处理装置连接有编码器。
作为本发明的进一步改进，所述铁磁性细长构件无损检测装置连接有导向轮。
作为本发明的进一步改进，上下两个所述检测探头之间通过铰链连接。
本发明的有益效果是：通过上述方案，通过优化铁芯和感应线圈的安装位置和结构，一方面，简化了感应线圈的绕制，另一方面，可以用于被测构件缺陷漏磁信号检测，提高了检测信号的信噪比。
附图说明
图1是本发明一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置的立体示意图。
图2是本发明一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置的平面简化示意图。
图3是本发明一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置的铁芯及感应线圈的绕制示意图。
图4是本发明一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置的铁芯的楔形结构示意图。
图5是本发明一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置的铁芯不设置楔形结构的示意图。
图6是本发明一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置的铁芯不设置楔形结构的侧面示意图。
图7是无铁芯时缺陷漏磁通分布示意图。
图8是本发明一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置的有铁芯时缺陷漏磁通分布示意图。
图9是本发明一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置对一段有7处损伤的钢丝绳的检测结果示意图。
图10是本发明一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置在无铁芯结构时对同一段钢丝绳的检测结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图6所示，一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，包括两个上下抱合铁磁性细长构件100并对称设置的检测探头，所述检测探头靠近铁磁性细长构件100的一侧分别设有磁轭1、永磁铁2和铁芯3，所述永磁铁2有两个并分别设置在所述磁轭1的左右两端，所述铁芯3设置在所述磁轭1上并位于两个所述永磁铁2之间，所述铁芯3的一端设有圆弧形凸起部，所述铁芯3的另一端设有圆弧形凹槽，所述铁芯3的左右两侧分别为竖直平面，所述铁芯3上绕制有感应线圈4。
如图1至图6所示，所述圆弧形凸起部与所述磁轭1连接，所述圆弧形凸起部的外径与所述磁轭1的内径相等。
如图1至图6所示，所述圆弧形凹槽的内径与所述永磁铁2的内径相等。
如图1至图6所示，所述圆弧形凹槽的槽底上设有楔形结构31。
如图1至图6所示，分别位于上下两个检测探头的感应线圈4的输出端按绕制方向相反的方式串联。
如图1至图6所示，所述感应线圈4的输出端连接有长时间低漂移积分器5。
如图1至图6所示，所述长时间低漂移积分器5连接有信号采集与处理装置6。
如图1至图6所示，所述信号采集与处理装置6连接有编码器。
如图1至图6所示，所述铁磁性细长构件无损检测装置连接有导向轮7，所述编码器与所述导向轮7连接。
如图1至图6所示，上下两个所述检测探头之间通过铰链连接。
本发明提供的一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，通过永磁铁2和磁轭1的组合将被测构件（即铁磁性细长构件100）励磁到近饱和状态，便于对被测构件内外部缺陷检测；为便于开合，方便放置被测构件，检测探头一般分为对称的上下两部分，通过铰链等连接。铁芯3采用高导磁性材料，如纯铁、坡莫合金等；铁芯3设计为去掉了两侧的圆弧形结构，简化了感应线圈4的绕制方式；铁芯3内侧设计为楔形结构31（如图3、4所示），以提高相邻缺陷分辨率；铁芯3内侧不做处理（如图5、6所示），此时相邻缺陷的分辨率会稍微差一些；铁芯3内径与永磁体2内径一致，外径与磁轭1内径一致；感应线圈4安装在检测探头的两永磁铁2中间位置，两个感应线圈4分别位于上下两侧，用于被测构件缺陷漏磁信号检测。
图7所示为有无铁芯时，缺陷漏磁通的分布，没有铁芯时，缺陷漏磁通是沿着缺陷扩散分布的；如图8所示，由于铁芯3具有高导磁性，铁芯3的加入改变了缺陷漏磁通的分布，为缺陷漏磁通提供了一条确定的路径，而感应线圈4绕制在该铁芯3上，实现了对缺陷漏磁通的检测。
两个感应线圈4的输出端按绕制方向相反的方式串联，串联输出信号进入长时间低漂移积分器5进行积分，以消除检测探头与被测构件相对运行速度对检测信号的影响。导向轮7与被测构件相对运行，与导向轮7连接的编码器发出等距采样脉冲，用于对串联后的感应线圈4的积分输出信号进行等距离数据采集，通过信号处理实现对被测构件缺陷位置和大小的判断。
如图1至图10所示，本发明提供的一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置具有以下有益效果：
1、在检测回路增加铁芯线圈4，改变了缺陷漏磁通路径，使其按照特定路径分布；
2、感应线圈4绕制在铁芯3上，实现对缺陷漏磁通检测，提高了缺陷漏磁通检测信号信噪比；
3、铁芯3设计为去掉了两侧的圆弧形结构，简化了感应线圈4的绕制方式，并且依然保证了检测信号较高的信噪比；
4、将感应线圈4绕制在铁芯3上，检测有效减小了应线圈4与被测构件之间的提离距离对检测信号的影响；
5、随着绕制线圈匝数的增加，线圈截面积变大，增加铁芯3后，消除了不同截面积线圈对检测信号的影响；
6、铁芯3内径与永磁体2内径一致，外径与磁轭1内径一致，方便安装和检测；
7、铁芯3采用高导磁性材料，可有效减小铁芯3体积；
8、铁芯3内侧设计为楔形结构，可有效提高相邻缺陷的检测分辨率；
9、铁芯3和感应线圈4均采用分体式结构，方便安装和检测；
通过以上几点，有效解决了感应线圈3用于细长铁磁性构件100检测时安装不便、绕制复杂，检测信噪比低等问题，不仅可以简化感应线圈4的制作，且不受感应线圈4与被测构件检测提离距离和感应线圈截面积大小的影响。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，其特征在于：包括两个上下抱合铁磁性细长构件并对称设置的检测探头，所述检测探头靠近铁磁性细长构件的一侧分别设有磁轭、永磁铁和铁芯，所述永磁铁有两个并分别设置在所述磁轭的左右两端，所述铁芯设置在所述磁轭上并位于两个所述永磁铁之间，所述铁芯的一端设有圆弧形凸起部，所述铁芯的另一端设有圆弧形凹槽，所述铁芯的左右两侧分别为竖直平面，所述铁芯上绕制有感应线圈，所述圆弧形凹槽的槽底上设有楔形结构，所述圆弧形凸起部与所述磁轭连接，所述圆弧形凸起部的外径与所述磁轭的内径相等，所述圆弧形凹槽的内径与所述永磁铁的内径相等，分别位于上下两个检测探头的感应线圈的输出端按绕制方向相反的方式串联。
2.根据权利要求1所述的基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，其特征在于：所述感应线圈的输出端连接有长时间低漂移积分器。
3.根据权利要求2所述的基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，其特征在于：所述长时间低漂移积分器连接有信号采集与处理装置。
4.根据权利要求3所述的基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，其特征在于：所述信号采集与处理装置连接有编码器。
5.根据权利要求1所述的基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，其特征在于：所述铁磁性细长构件无损检测装置连接有导向轮。
6.根据权利要求1所述的基于改进式线圈的铁磁性细长构件无损检测装置，其特征在于：上下两个所述检测探头之间通过铰链连接。
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