CN107389782B - 用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，所述成像检测装置包括：螺旋激励模块，螺旋激励模块包括螺旋式激励线圈；磁矩阵检测模块，磁矩阵检测模块设在螺旋式激励线圈的内侧，磁矩阵检测模块包括一个或沿螺旋式激励线圈的轴向间隔布置的多个磁传感器组，每个磁传感器组包括沿螺旋激励线圈的周向均匀间隔布置的多个磁传感器，磁传感器用于检测管道的感应磁场；信号处理模块，信号处理模块与磁矩阵检测模块相连，信号处理模块用于接收、处理并输出磁传感器检测到的管道的感应磁场信号。根据本发明的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，具有结构简单、操作方便、检测精度高的优点。

Description

用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，尤其是涉及一种用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置。
背景技术
管道缺陷检测常用技术有漏磁检测、涡流检测等。漏磁检测检测精度较高，但在检测过程中需要磁化器，检测装置结构较为复杂，且如永磁体等磁化器会对管道有吸附作用，阻碍检测器在管道中的运行；涡流检测采用涡流线圈作为激励源，结构较为简单，但其通过感应线圈实现对缺陷处涡流变化的测量，获取的缺陷信息较少，仅能实现对缺陷位置的大致判断和简单分类。
相关技术中，例如“长输管道缺陷的定位方法及定位系统”(ZL20071018 7426.2)采用涡流检测装置实现管道缺陷的检测，但其只能确定管道缺陷的位置，不能进行缺陷成像；例如“管道内检测器信号激发与采集装置及管道缺陷检测方法”(ZL201410352876.2)提供了一种管道内检测器信号激发与采集装置及管道缺陷检测方法，该方法仅能实现对缺陷类别的判断，如内部缺陷、外部缺陷、裂纹缺陷等，也无法进一步对缺陷进行反演成像。可见现有的涡流检测装置虽具有结构简单的优势，但获取的缺陷信息少，难以根据匮乏的检测信息实现管道缺陷的高精度检测成像。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，所述成像检测装置具有操作简单、装置冗余度低、检测精度高的优点。
根据本发明的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，包括：螺旋激励模块，所述螺旋激励模块包括螺旋式激励线圈，所述螺旋式激励线圈用于使管道感应出交变电流；磁矩阵检测模块，所述磁矩阵检测模块设在所述螺旋式激励线圈的内侧，所述磁矩阵检测模块包括一个或沿所述螺旋式激励线圈的轴向间隔布置的多个磁传感器组，每个所述磁传感器组包括沿所述螺旋激励线圈的周向均匀间隔布置的多个磁传感器，所述磁传感器用于检测管道的感应磁场；信号处理模块，所述信号处理模块与所述磁矩阵检测模块相连，所述信号处理模块用于接收、处理并输出所述磁传感器检测到的管道的感应磁场信号。
根据本发明的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，通过采用螺旋式激励线圈提供激励源，相比于漏磁检测常规的永磁式磁化器，激励结构更为简单，且激励源可控，能够适应于不同壁厚的管道检测；通过采用磁矩阵检测模块中呈矩阵式分布的磁传感器来实现感应磁场的检测，相比于涡流检测常规的线圈式信号采集，不仅能够实现缺陷的准确定位，还能更加充分地获取缺陷信息进而实现缺陷成像，相比于涡流检测的磁信号采集方式，即在涡流线圈中心处布置单个或少数几个磁传感器来检测涡流变化磁场，本发明采用矩阵式布置的磁传感器，即使对于非常微小的缺陷也能充分获取其信息。具有结构简单、操作方便、检测精度高的优点。
在一些实施例中，所述信号处理模块包括：信号调理电路、模数转换电路和I/O接口电路，所述信号处理模块用于对所述磁传感器检测到的感应磁场信号进行放大、滤波、模数转换和信号输出。
在一些实施例中，所述信号处理模块还包括：有效值转换电路，所述有效值转换电路用于将接收到的管道的感应磁场的交流信号通过有效值转换为直流信号。
在一些实施例中，所述的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，还包括：电路板，所述电路板设在所述磁矩阵检测模块的内侧，所述信号调理电路、模数转换电路和I/O接口电路集成在所述电路板上。
在一些实施例中，所述电路板为一个或多个，多个所述电路板沿所述螺旋激励线圈的轴向间隔布置，每个所述电路板与至少一组所述磁传感器组中的磁传感器相连。
在一些实施例中，所述的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，其特征在于，还包括：专用计算机，所述专用计算机与所述信号处理模块相连，所述专用计算机用于存储、分析计算和显示所述信号处理模块传输的管道的感应磁场信号；信号控制模块，所述信号控制模块分别与所述螺旋激励模块、所述磁矩阵检测模块、所述信号处理模块和所述专用计算机相连，所述信号控制模块用于控制输入所述螺旋激励式线圈的交变电流、控制所述磁矩阵检测模块中启动的磁传感器组的数量以及控制将所述信号处理模块的信号发送至专用计算机。
在一些实施例中，所述磁传感器布置在所述螺旋式激励线圈的内周面上，且相邻的两个所述磁传感器组的磁传感器一一对应。
在一些实施例中，所述磁传感器为穿隧磁阻传感器。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置的结构框图的示意图；
图2是根据本发明实施例的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置的示意图，其中箭头指向为激励电流方向；
图3是图2中所示的成像检测装置沿轴向的剖视图；
图4是图2中所示的成像检测装置沿周向的剖视图，其中箭头指向为电流流向；
图5是根据本发明实施例的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置检测的管道缺陷成像的示意图。
附图标记：
成像检测装置100，
螺旋激励模块1，螺旋式激励线圈11，
磁矩阵检测模块2，磁传感器组21，磁传感器211，
信号处理模块3，信号调理电路31，模数转换电路32，I/O接口电路33，电路板34，
信号控制模块4，专用计算机5，
管道200，缺陷201。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100，包括：螺旋激励模块1、磁矩阵检测模块2和信号处理模块3。
具体地，螺旋激励模块1包括螺旋式激励线圈11，螺旋式激励线圈11为沿螺旋线盘绕延伸的线圈，螺旋式激励线圈11用于使管道200感应出交变电流。例如，在检测管道200时，将螺旋式激励线圈11设在管道200的内侧，优选地，螺旋式激励线圈11贴合管道200的内周壁设置以增强激励效果，当向螺旋式激励线圈11通入交变电流时，螺旋式激励线圈11会产生交变的磁场，交变磁场作用于在其范围内的管道200上，从而在管道200内产生交变的感应电流，且该交变感应电流沿管道200的周向分布，此时，感应电流方向与螺旋式激励线圈11中的电流方向相反，若在该交流感应区域内的管道200存在缺陷201，则缺陷201位置处的电流的流通路径将发生变化，进而引起管道200缺陷201处感应磁场的变化。
磁矩阵检测模块2设在螺旋式激励线圈11的内侧(例如螺旋式激励线圈11的朝向其中心轴线的一侧)，磁矩阵检测模块2可以仅包括一个磁传感器组21，磁矩阵检测模块2也可以包括多个磁传感器组21，多个磁传感器组21沿螺旋式激励线圈11的轴向(例如图2中所示的前后方向)间隔布置。每个磁传感器组21包括多个磁传感器211，多个磁传感器211沿螺旋激励线圈11的周向间隔布置，磁传感器211用于检测管道200的感应磁场。
优选地，每个磁传感器组21的多个磁传感器211沿螺旋激励线圈11的周向均匀间隔布置。由此，可以使磁传感器211在管道的周向均匀分布，便于均匀检测沿管道周向的各部位的缺陷，提高检测精度。
这样，通过设置沿管道200的周向和轴向间隔布置的多个磁传感器211可以采集管道200各个位置的感应磁场，当管道200内有缺陷201时，其对应位置的感应磁场会发生变化，从而可以准确地检测出管道200的缺陷201。简言之，磁矩阵检测模块2可以用于采集管道200缺陷201处感应磁场的变化信息。
优选地，每个磁传感器组21中的磁传感器211的数量不少于8个。
信号处理模块3与磁矩阵检测模块2相连，信号处理模块3用于接收、处理并输出磁传感器211检测到的管道200的感应磁场信号。例如，信号处理模块3可以用于对检测到的信号进行放大、滤波、有效值转换、模数转换转换和信号传输等等。
根据本发明实施例的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100，通过采用螺旋式激励线圈11提供激励源，相比于漏磁检测常规的永磁式磁化器，激励结构更为简单，且激励源可控，能够适应于不同壁厚的管道200检测；通过采用磁矩阵检测模块2中呈矩阵式分布的磁传感器211来实现感应磁场的检测，相比于涡流检测常规的线圈式信号采集，不仅能够实现缺陷201的准确定位，还能更加充分地获取缺陷201信息进而实现缺陷201成像，相比于涡流检测的磁信号采集方式，即在涡流线圈中心处布置单个或少数几个磁传感器来检测涡流变化磁场，本发明采用矩阵式布置的磁传感器211，即使对于非常微小的缺陷201也能充分获取其信息。
根据本发明实施例的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100，具有结构简单、操作方便、检测精度高的优点。
在本发明的一个实施例中，信号处理模块3包括：信号调理电路31、模数转换电路32和I/O接口电路33，信号处理模块3用于对磁传感器211检测到的感应磁场信号进行放大、滤波、模数转换和信号输出。具体地，信号调理电路31可以对接收到的感应磁场的信号进行放大、滤波等；模数转换电路32可以将感应磁场的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号；I/O接口电路33用于感应磁场信号的输入和输出。
进一步地，信号处理模块3还可以包括：有效值转换电路，有效值转换电路用于将接收到的管道200的感应磁场的交流信号通过有效值转换为直流信号。也就是说，有效值转换电路可以实现对采集到的交流信号进行有效值转换，转换得到不受激励频率影响的直流信号。由此，可以提高检测精度，减少噪音信号。
如图3和图4所示，本发明实施例的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100还可以包括：电路板34，电路板34设在磁矩阵检测模块2的内侧，信号调理电路31、模数转换电路32(A/D电路)和I/O接口电路33集成在电路板34上。通过设置电路板34，利用电路板34对信号处理模块3的各电路进行集成，并将电路板34设在磁矩阵检测模块2的内侧，由此，可以解决了目前多磁传感器检测面临的排布复杂、出线过多、相互串扰等问题，有效节省了空间，降低了探头和检测系统的冗余度。
其中，每个电路板34可以仅包括四根出线。
优选地，电路板34为圆形板状，且圆形的电路板34垂直于螺旋式激励线圈11的轴线设置。
进一步地，电路板34可以为一个，电路板34也可以为多个，多个电路板3沿螺旋激励线圈11的轴向间隔布置，每个电路板34与至少一组磁传感器组21中的磁传感器211相连。也就是说，一组磁传感器组21中的所有磁传感器211均连接于同一个电路板34，且一个电路板34可以连接至少一组磁传感器组21，且该电路板34用于处理所连接的磁传感器组21的所有磁传感器211检测到的感应磁场信号。
优选地，每个电路板34连接至少两组磁传感器组21。例如，每个电路板34可以连接三个、四个、五个及以上的磁传感器组21。由此，可以减少成像检测装置100的零部件，提高电路板34的利用率，进一步减少出线，节省空间等等。
如图1所示，本发明的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100，还可以包括：专用计算机5，专用计算机5与信号处理模块3相连，专用计算机5用于存储、分析计算和显示信号处理模块3所传输的管道200的感应磁场信号。
如图1所示，在一些实施例中，用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100，还可以包括信号控制模块4，信号控制模块4分别与螺旋激励模块1、磁矩阵检测模块2、信号处理模块3和专用计算机5相连。
其中，信号控制模块4可以用于控制输入螺旋式激励线圈11的交变电流，以控制螺旋激励模块1产生适应管道200壁厚的激励源，例如，信号控制模块4可以根据被测管道200的壁厚和材质特性控制螺旋激励模块1产生适应于不同管道200的不同频域与幅值的激励源。
进一步地，信号控制模块4可以用于控制磁矩阵检测模块2中启动的磁传感器组21的数量，以控制磁矩阵检测模块2提供不同的检测模式，例如，可以控制仅启动一组磁传感器组21，实现单环检测模式，也可以控制启动多组磁传感器组21，实现多列周向通道检测的环面检测模式。
此外，信号控制模块4还可以用于控制将信号处理模块3的信号发送至专用计算机5，以便于专用计算机5进行分析处理并显示。
在本发明的一些实施例中，螺旋激励模块1的螺旋式激励线圈11轴向定长，当其通电时可以提供源磁场。在检测的过程时将螺旋式激励线圈11与管道200内壁贴合，在线圈中通入频率可调的正弦交变电流，根据电磁感应，可在管道200感应区域内感应出交变电流。
优选地，螺旋式激励线圈11中相邻的两匝贴合。也就是说，在沿螺旋式激励线圈11的轴向方向上，相邻的两匝线圈之间贴合。换言之，螺旋式激励线圈11的螺距为线圈的直径。由此，可以使螺旋激励模块1的结构更为紧凑，同时增强激励源。
当然，本发明不限于此，螺旋式激励线圈11中相邻的两匝线圈之间也可以具有一定的间距。
在一些实施例中，磁传感器211布置在螺旋式激励线圈11的内周面上，且相邻的两个磁传感器组21的磁传感器一一对应。由此，可以使磁传感器211的布置规整，实现磁传感器211的矩阵式阵列布置。例如图3和图4所示，磁矩阵检测模块2采用矩阵式磁传感器211阵列，磁传感器211在螺旋式激励线圈11的内壁面以二维矩阵形式排布，其中检测行沿管道200的轴向排布，检测列沿管道200周向排布。
在一些实施例中，磁传感器211为穿隧磁阻传感器(TMR传感器)。磁传感器211使用专用穿隧磁阻(TMR)传感器，并按所述的二维矩阵形式布置于轴向螺旋激励线圈11内侧面，能检测到的动态响应频率范围最高达1MHz。
其中，本发明实施例的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100，在管道200内检测时可以沿管道200的的延伸方向行进，以便于连续地检测整个管道200的缺陷201。
下面将参考图1-图3描述根据本发明一个具体实施例的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100。
如图1所示，本发明提出一种用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100，包括：螺旋激励模块1、磁矩阵检测模块2、信号处理模块3、信号控制模块4以及专用计算机5。
其中，螺旋激励模块1采用螺旋式激励线圈11，用于在管道200交流感应区域内感应出沿管道200周向分布的交变电流。具体地，如图2-图4所示，螺旋激励模块1采用轴向定长的螺旋式激励线圈11提供源磁场。螺旋式激励线圈11的周向长度为150毫米，线圈绕成的圆环直径为138毫米，从成像检测装置100行进方向观察，螺旋式激励线圈11沿逆时针方向绕制，各匝激励线圈11间紧密缠绕，激励线圈11与管道200内壁贴合。在螺旋式激励线圈11中通入频率为4.5kHz，幅值为1.2V的正弦交流信号，交变的电流可以在空间内感应出交变的磁场，再根据电磁感应原理，可以进一步在管道200感应区域内感应出交变电流。
缺陷检测原理是：在交流感应区域内，感应电流沿管道200周向分布，感应电流方向与激励线圈11中的电流方向相反，当交流感应区域内存在缺陷201时，电流的流通路径会发生变化，进而引起管道200缺陷201处感应磁场的变化。通过检测缺陷201处的感应磁场，把握其变化趋势，从而实现对管道200缺陷201的成像检测。
磁矩阵检测模块2采用矩阵式磁传感器211阵列，用于采集管道200缺陷201处感应磁场的变化信息。具体地，如图2-图4所示，磁传感器211在管道200内壁面以36×24的二维矩阵形式排布，磁传感器211矩阵的检测行沿管道200轴向(即检测装置行进方向)排布共36行，检测列沿管道200周向排布共24列，在检测行与检测列中，各磁传感器211均等间距排布。磁传感器211使用专用穿隧磁阻(TMR)传感器，按所述的二维矩阵形式布置于轴向螺旋式激励线圈11内侧面，能检测到的动态响应频率范围最高达1MHz。
信号处理模块3包括：信号调理电路31、A/D电路和I/O接口电路33，用于对检测到的信号进行放大、滤波、有效值转换、模数转换和信号传输。具体地，采用2个AD8220运放构成的二级放大电路，第一级放大50倍，第二级放大100倍；采用1个LTC1562运放构成四阶滤波电路；并搭建有效值转换电路，实现对采集到的交流信号进行有效值转换，得到不受激励频率影响的直流信号。模数转换电路32采用芯片ADS7883将模拟信号转换为数字信号并通过RS485通讯协议进行模块间的数据传输。
同时，采用沿管道200截面分布的圆形电路板34对信号处理模块3中的信号调理电路31、模数转换电路32(A/D电路)和I/O接口电路33等进行集成。如图3和图4所示，圆形电路板34布置于磁传感器211阵列内侧，每个圆形电路板34可负责三环(即72个)磁传感器211的采集信号处理和传输，在磁传感器211内侧共布置12个圆形电路板34，每个圆形电路板34只有四根出线。采用圆形电路板34进行信号处理模块3的关键部件集成，有效地节省了空间、降低了探头和检测系统的冗余度。
信号控制模块4分别与螺旋激励模块1、磁矩阵检测模块2、信号处理模块3和专用计算机5相连，用于控制螺旋激励模块1产生适应管道200壁厚的激励源，控制磁矩阵检测模块2的检测模式，并将经过信号处理模块3后的信号发送至专用计算机5进行分析处理并显示。
具体地，信号控制模块4与螺旋激励模块1相连，信号控制模块4控制螺旋激励模块1产生适应于不同管道200的不同频域与幅值的激励源。在本实施例中，激励源的频率为4.5kHz，幅值为1.6V。
信号控制模块4与磁矩阵检测模块2相连，信号控制模块4控制磁矩阵检测模块2提供不同的检测模式，包括：仅使用单列周向通道检测的单环检测模式和使用多列周向通道检测的环面检测模式，其中，单环检测模式可选取任意列的周向检测通道进行检测，环面检测模式可以选取两列及以上周向检测通道进行检测。在本实施例中，采用环面检测模式，选取所有检测通道进行检测，即36×24磁检测阵列的各检测通道均采集数据。
信号控制模块4与信号处理模块3相连，信号控制模块4控制信号处理模块3对采集的信号进行调理、转换、缓存和传输等过程；信号控制模块4与专用计算机5相连，专用计算机5将控制命令传输给信号控制模块4，再由信号控制模块4传输给螺旋激励模块1、磁矩阵检测模块2和信号处理模块3进行处理。
专用计算机5用于对采集并处理后的信号进行存储、分析计算和显示。例如，对采集处理后的信号输送至专用计算机5，经过分析计算最终显示的检测缺陷201图如图5所示。
本发明实施例的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100，采用螺旋式激励线圈11提供激励源，有效地减小了装置体积、简化装置结构，采用矩阵式磁传感器211阵列检测感应磁场，相比于传统的涡流检测显著提高了检测信息量，可以实现缺陷201的高精度成像检测。本发明的用于管道200微小缺陷201检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置100具有操作简单，检测精度高的优点。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，其特征在于，包括：
螺旋激励模块，所述螺旋激励模块包括螺旋式激励线圈，所述螺旋式激励线圈用于使管道感应出交变电流；
磁矩阵检测模块，所述磁矩阵检测模块设在所述螺旋式激励线圈的内侧，所述磁矩阵检测模块包括沿所述螺旋式激励线圈的轴向间隔布置的多个磁传感器组，每个所述磁传感器组包括沿所述螺旋式激励线圈的周向均匀间隔布置的多个磁传感器，所述磁传感器用于检测管道的感应磁场；
信号处理模块，所述信号处理模块与所述磁矩阵检测模块相连，所述信号处理模块用于接收、处理并输出所述磁传感器检测到的管道的感应磁场信号；
所述信号处理模块包括：信号调理电路、模数转换电路和I/O接口电路，所述信号处理模块用于对所述磁传感器检测到的感应磁场信号进行放大、滤波、模数转换和信号输出；
还包括：
电路板，所述电路板设在所述磁矩阵检测模块的内侧，所述信号调理电路、模数转换电路和I/O接口电路集成在所述电路板上，所述电路板为圆形板状，且圆形的所述电路板垂直于螺旋式激励线圈的轴线设置；
所述电路板为多个，多个所述电路板沿所述螺旋式激励线圈的轴向间隔布置，每个所述电路板与至少两组所述磁传感器组中的磁传感器相连。
2.根据权利要求1所述的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：有效值转换电路，所述有效值转换电路用于将接收到的管道的感应磁场的交流信号通过有效值转换为直流信号。
3.根据权利要求1所述的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，其特征在于，还包括：
专用计算机，所述专用计算机与所述信号处理模块相连，所述专用计算机用于存储、分析计算和显示所述信号处理模块传输的管道的感应磁场信号；
信号控制模块，所述信号控制模块分别与所述螺旋激励模块、所述磁矩阵检测模块、所述信号处理模块和所述专用计算机相连，所述信号控制模块用于控制输入所述螺旋式激励线圈的交变电流、控制所述磁矩阵检测模块中启动的磁传感器组的数量以及控制将所述信号处理模块的信号发送至专用计算机。
4.根据权利要求1所述的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，其特征在于，所述磁传感器布置在所述螺旋式激励线圈的内周面上，且相邻的两个所述磁传感器组的磁传感器一一对应。
5.根据权利要求1所述的用于管道微小缺陷检测的螺旋磁矩阵高精度成像检测装置，其特征在于，所述磁传感器为穿隧磁阻传感器。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111948583A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 爱盛科技股份有限公司 磁场感测装置
CN110018230A (zh) * 2019-05-29 2019-07-16 中国计量大学 一种钢板形变的磁场检测及成像系统
CN110132317A (zh) * 2019-06-08 2019-08-16 江苏仕一诚机电科技有限公司 蜗壳流道的检测方法
CN110470726B (zh) * 2019-08-14 2023-03-07 中国特种设备检测研究院 基于多频电磁的钢质管道缺陷检测方法及装置
CN112378993B (zh) * 2020-11-12 2023-12-12 北京航空航天大学 一种用于无损检测的传感系统
CN113129391B (zh) * 2021-04-27 2023-01-31 西安邮电大学 基于多曝光图像特征分布权重的多曝光融合方法
CN113640370B (zh) * 2021-08-09 2023-05-12 中国石油大学(北京) 一种可变向励磁的管道漏磁检测器
CN115946097B (zh) * 2022-12-29 2023-07-14 武汉科技大学 一种金属管道质量管外检测机器人

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5855853A (ja) * 1981-09-30 1983-04-02 Nippon Steel Corp 鋳ぐるみパイプの欠陥探査方法
JPH0854374A (ja) * 1994-08-12 1996-02-27 Sanyo Special Steel Co Ltd 多チャンネル探傷装置における自動感度調整装置
US6035786A (en) * 1997-10-22 2000-03-14 Bechtel Bwxt Idaho, Llc Miniature pipe crawler tractor
CN100339637C (zh) * 2005-11-22 2007-09-26 沈阳航空工业学院 埋地金属管线干扰腐蚀自动监测与评估系统
JP5140871B2 (ja) * 2007-11-08 2013-02-13 株式会社リコー 画像形成装置
EP2569139B1 (en) * 2010-05-13 2015-11-04 Structural Group, Inc. System and method for repairing and strengthening pipe with internal helically wound tensile reinforcement
CN102499682B (zh) * 2011-10-19 2013-08-07 中国人民解放军第四军医大学 用于磁感应断层成像的激励测量复用线圈组及数据采集
CN102608199A (zh) * 2012-03-06 2012-07-25 南昌航空大学 Acfm数字化检测仪的信号调理电路
CN103808794B (zh) * 2014-01-08 2015-08-12 中国石油大学(华东) 基于acfm的外穿式管柱缺陷快速检测阵列探头
CN104076092B (zh) * 2014-06-24 2015-08-05 西安交通大学 一种基于电磁超声相控阵聚焦原理的小径管无损检测方法
CN105334260A (zh) * 2015-11-09 2016-02-17 四川大学 一种钢管脉冲磁化漏磁探伤装置
CN106093196B (zh) * 2016-06-06 2018-10-09 江苏大学 一种管道缺陷超声内检测复合传感器阵列及缺陷定量方法
CN106153713A (zh) * 2016-06-28 2016-11-23 中国计量大学 一种金属管道内表面缺陷检测装置
CN106198720A (zh) * 2016-09-18 2016-12-07 中国石油大学(华东) 一种内穿式管道内壁缺陷 acfm 探头
CN106770636B (zh) * 2017-01-18 2018-03-13 西安交通大学 一种针对管道缺陷检测的磁力传动式阵列涡流探头及方法

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