CN108226278A - 一种链式交流电磁场检测探头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种链式交流电磁场检测探头。本发明的链式交流电磁场检测探头，包括阵列探头单元和连接单元，所述阵列探头单元包括探头骨架、激励线圈和磁传感器，所述探头骨架包括骨架本体，以及位于所述骨架本体两侧的骨架侧壁；所述骨架本体上等间隔开设若干用于安装所述磁传感器的凹槽，所述激励线圈缠绕并包覆在所述骨架本体上，并使所述磁传感器置于所述凹槽和激励线圈围成的容纳空间中；所述阵列探头单元依次通过所述连接单元铰接形成链式交流电磁场检测探头。该检测探头通过连接单元将探头骨架单元依次连接的结构，可适应不同管径的管状物检测，一次扫查可实现大范围周向检测，而且激励线圈距被检测物的距离较小，有效地提高了检测灵敏度。

Description

一种链式交流电磁场检测探头

技术领域

本发明涉及检测探头领域，尤其涉及一种链式交流电磁场检测探头。

背景技术

在石油石化等领域，管状结构物受到广泛的应用，例如石油石化领域装备中的连续油管、钻杆等工具。由于管状结构物工作环境较恶劣，并需要长时间工作在腐蚀或循环作用力的环境中，容易产生表面疲劳裂纹和腐蚀坑等缺陷。因此为了保证管状结构物的安全工作，避免安全事故，需要定期对其进行缺陷检测和评估。

目前，交流电磁场检测技术具有诸多优点并被广泛应用在管状物检测中，然而，现有技术中，利用交流电磁场技术进行检测时，大多使用单传感器检测探头对其进行扫查，一次扫查只能检测局部区域，检测效率低，并且需要针对不同的管状结构物的管径设计与其配合的圆环形检测探头，考虑到现场用管状结构物尺寸系列较多，因此需要对不同尺寸的管状物设计与其配合的圆环形检测探头，极大地增加了检测成本和设计探头时间。而且传统的交流电磁场检测探头激励线圈距被检测物表面提离较大，激励效果较差，因而检测灵敏度较低。

发明内容

本发明提供一种链式交流电磁场检测探头，通过连接单元将探头骨架单元依次连接的结构，可适应不同管径尺寸的管状物检测，并实现一次扫描大范围周向检测的目的，而且激励线圈距被检测物表面的提离距离较小，有效地提高了检测灵敏度。

本发明提供一种链式交流电磁场检测探头，包括阵列探头单元和连接单元，阵列探头单元包括探头骨架、激励线圈和磁传感器，其中，探头骨架包括骨架本体，以及位于骨架本体两侧的骨架侧壁，骨架本体上等间隔开设若干用于安装磁传感器的凹槽，激励线圈缠绕并包覆在骨架本体上，并使磁传感器置于凹槽和激励线圈围成的容纳空间中，阵列探头单元依次通过连接单元铰接形成链式交流电磁场检测探头。

进一步地，骨架侧壁两端设有第一连接部以及位于第一连接部之间的安装槽，连接单元两端对应第一连接部设有与第一连接部铰接配合的第二连接部。

进一步地，第一连接部为开设在所述骨架侧壁上的连接孔，第二连接部对应连接孔设置与连接孔铰接的连接凸起。

可选的，第一连接部为设置在所述骨架侧壁上的连接凸起，第二连接部对应连接凸起设置与连接凸起铰接的连接孔。

进一步地，安装槽内安装与激励线圈以及磁传感器相连的接线端子。

进一步地，骨架侧壁和骨架本体为圆弧状，并构成圆弧状阵列探头单元，通过若干圆弧状阵列探头单元和连接单元依次连接形成可变径链式交流电磁场检测探头。

进一步地，阵列探头单元的数量为至少两个，至少两个阵列探头单元对称设置在被测管状结构的两侧。

进一步地，阵列探头单元贴合被测物表面的一侧，骨架侧壁的内表面高于所述骨架本体的内表面，保证检测时所述激励线圈不受磨损；在阵列探头单元远离被测物表面的一侧，骨架侧壁的外表面高于骨架本体的外表面并且形成有凸起。

进一步地，磁传感器包括AMR磁传感器、GMR磁传感器和TMR磁传感器。

本发明提供的一种链式交流电磁场检测探头，包括阵列探头单元和连接单元，阵列探头单元包括探头骨架、激励线圈、磁传感器，其中，探头骨架包括骨架本体，以及位于所述骨架本体两侧的骨架侧壁，骨架本体上开设若干用于安装磁传感器的凹槽，激励线圈缠绕并包覆在骨架本体上，同时上述凹槽和激励线圈围成容纳空间，并使磁传感器置于所述容纳空间中，从而使得激励线圈距被检测物的表面提离距离减小，增大激励强度，且该结构中传感器的提离高度仅为线圈厚度，信号灵敏度可显著增强。根据被检测管状物或平板结构的被检测区域和尺寸，确定上述交流电磁场阵列检测单元的个数，并依次通过连接单元铰接形成链式交流电磁场检测探头。激励线圈通入激励电流后可产生均匀的交变磁场，磁传感器配合激励线圈利用交流电磁场检测原理可实现对缺陷的检测。该链式的交流电磁场检测探头，可利用单个探头单元的阵列结构以及通过连接单元形成的链式结构，实现被检测区域的一次性扫查检测，极大地提高了检测效率，并且通过连接单元的铰接结构，方便探头阵列单元的组装和拆卸，根据不同管径管状物的尺寸，选择合适个数的探头阵列单元，实现该链式交流电磁场检测探头的可变径检测，减少了根据不同尺寸管径需要设计不同尺寸探头的时间和成本，且结构简单可靠。而且激励线圈距被检测物表面的提离距离较小，有效地提高了检测灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的链式交流电磁场检测探头的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的阵列探头单元部分部件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的连接单元和阵列探头单元连接的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的连接单元和阵列探头单元连接的可选方式的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的链式交流电磁场检测探头与被测管柱配合的示意图。

附图标记：

1-阵列探头单元 2-连接单元 10-探头骨架

20-激励线圈 30-磁传感器 40-接线端子

101-骨架本体 102-骨架侧壁 1011-凹槽

1021-第一连接部 1022-安装槽 201-第二连接部

1023-侧壁内表面 1024-侧壁外表面 1012-骨架本体内表面

1013-骨架本体外表面

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

图1是本发明实施例提供的链式交流电磁场检测探头的结构示意图。图2是本发明实施例提供的阵列探头单元部分部件的结构示意图。图3是本发明实施例提供的连接单元和阵列探头单元连接的结构示意图。如图1至图3所示，本实施例的链式交流电磁场检测探头，包括阵列探头单元1和连接单元2，阵列探头单元1包括探头骨架10、激励线圈20和磁传感器30，其中，探头骨架10包括骨架本体101，以及位于骨架本体101两侧的骨架侧壁102，骨架本体101上等间隔开设若干用于安装磁传感器30的凹槽1011，激励线圈20缠绕并包覆在骨架本体101上，使激励线圈20与被测物表面的提离距离减小，增强了激励强度，并使磁传感器30置于凹槽1011和激励线圈30围成的容纳空间中，从而使磁传感器30的提离高度仅为线圈厚度，有效的增强了检测灵敏度，进一步地，阵列探头单元1依次通过连接单元2铰接形成链式交流电磁场检测探头。上述凹槽1011的大小和形状根据安装在其内的磁传感器30的大小和形状设置，使凹槽1011和磁传感器30相适配，达到磁传感器30稳定不晃动的安装在凹槽1011和激励线圈30围成的容纳空间，并且等间隔开设的凹槽1011的数量根据被检测物的检测区域和尺寸进行设置，例如检测较大直径的管道，凹槽1011的开设数量应满足全面覆盖检测的需要，避免出现检测盲区。

进一步地，为了实现阵列探头单元1和连接单元2之间的铰接安装，骨架侧壁102两端设有第一连接部1021以及位于第一连接部1021之间的安装槽1022，连接单元1两端对应第一连接部1021设有与第一连接部1021铰接配合连接的第二连接部201。

进一步地，第一连接部1021为开设在所述骨架侧壁102上的连接孔，所述第二连接部201为对应所述连接孔设置与所述连接孔铰接的连接凸起。

此外，可选的，如图4所示，第一连接部1021为设置在骨架侧壁102上的连接凸起，第二连接部201为对应所述连接凸起设置与所述连接凸起铰接的连接孔，需要说明的是，连接孔和连接凸起的形状包括圆柱形等可以实现铰接的形状。

为了方便阵列探头单元1中激励线圈20和磁传感器30的接线端的引出和供电，安装槽1022内安装与激励线圈20以及磁传感器30相连的接线端子40，接线端子40提供的端口数量大于等于激励线圈20和磁传感器30的接线端需求数量。

进一步地，骨架侧壁102和骨架本体101为圆弧状，并构成圆弧状阵列探头单元1，通过若干所述圆弧状阵列探头单元1和连接单元2依次连接形成可变径式链交流电磁场检测探头，根据被检测管道的直径大小，采用相应数量的阵列探头单元1和连接单元2进行铰接，用于被检测管道的一次性全面检测。

进一步地，阵列探头单元的数量为至少两个，至少两个阵列探头单元对称设置在被测管状结构的两侧。

进一步地，在阵列探头单元1贴合被测物表面的一侧，骨架侧壁102的侧壁内表面1023高于骨架本体101的骨架本体内表面1012，保证检测时激励线圈20不受磨损；在阵列探头单元1远离被测物表面的一侧，骨架侧壁102的侧壁外表面1024高于骨架本体101的骨架本体外表面1013并且形成有凸起。

进一步地，结合交流电磁场的检测原理，磁传感器30包括AMR(AnisotropicMagneto Resistance)磁传感器、GMR(Giant Magneto Resistance)磁传感器和TMR(Tunneling Magneto Resistance)磁传感器，需要说明的是，基于交流电磁场检测技术采用的磁传感器不仅仅局限于上述磁传感器类别，所述技术领域人员不需要付出实质性劳动所采用的磁传感器都在保护范围内。

本发明提供的一种链式交流电磁场检测探头，包括阵列探头单元和连接单元，阵列探头单元包括探头骨架、激励线圈、磁传感器，其中，探头骨架包括骨架本体，以及位于所述骨架本体两侧的骨架侧壁，骨架本体上开设若干用于安装磁传感器的凹槽，激励线圈缠绕并包覆在骨架本体上，同时上述凹槽和激励线圈围成容纳空间，并使磁传感器置于所述容纳空间中，从而使得激励线圈距被检测物的表面提离距离减小，增大激励强度，且该结构中传感器的提离高度仅为线圈厚度，信号灵敏度可显著增强。根据被检测管状物或平板结构的被检测区域和尺寸，确定上述交流电磁场阵列检测单元的个数，并依次通过连接单元铰接形成链式交流电磁场检测探头，如图5所示。激励线圈通入激励电流后可产生均匀的交变磁场，磁传感器配合激励线圈利用交流电磁场检测原理可实现对缺陷的检测。该链式的交流电磁场检测探头，可利用单个探头单元的阵列结构以及通过连接单元形成的链式结构，实现被检测区域的一次性扫查检测，极大地提高了检测效率，并且通过连接单元的铰接结构，方便探头阵列单元的组装和拆卸，根据不同管径管状物的尺寸，选择合适个数的探头阵列单元，实现该链式交流电磁场检测探头的可变径检测，减少了根据不同尺寸管径需要设计不同尺寸探头的时间和成本，且结构简单可靠。而且激励线圈距被检测物表面的提离距离较小，有效地提高了检测灵敏度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种链式交流电磁场检测探头，包括阵列探头单元和连接单元，所述阵列探头单元包括探头骨架、激励线圈和磁传感器，其特征在于：

所述探头骨架包括骨架本体，以及位于所述骨架本体两侧的骨架侧壁；

所述骨架本体上等间隔开设若干用于安装所述磁传感器的凹槽，所述激励线圈缠绕并包覆在所述骨架本体上，并使所述磁传感器置于所述凹槽和激励线圈围成的容纳空间中；

所述阵列探头单元依次通过所述连接单元铰接形成链式交流电磁场检测探头。

2.根据权利要求1所述的一种链式交流电磁场检测探头，其特征在于，所述骨架侧壁两端设有第一连接部以及位于所述第一连接部之间的安装槽，所述连接单元两端对应所述第一连接部设有与所述第一连接部铰接配合的第二连接部。

3.根据权利要求2所述的一种链式交流电磁场检测探头，其特征在于，所述第一连接部为开设在所述骨架侧壁上的连接孔，所述第二连接部对应所述连接孔设置与所述连接孔铰接的连接凸起。

4.根据权利要求2所述的一种链式交流电磁场检测探头，其特征在于，所述第一连接部为设置在所述骨架侧壁上的连接凸起，所述第二连接部对应所述连接凸起设置与所述连接凸起铰接的连接孔。

5.根据权利要求2所述的一种链式交流电磁场检测探头，其特征在于，所述安装槽内安装与所述激励线圈以及所述磁传感器相连的接线端子。

6.根据权利要求1所述的一种链式交流电磁场检测探头，其特征在于，所述骨架侧壁和所述骨架本体为圆弧状，并构成圆弧状阵列探头单元，通过若干所述圆弧状阵列探头单元和连接单元依次连接形成可变径链式交流电磁场检测探头。

7.根据权利要求6所述的一种链式交流电磁场检测探头，其特征在于，所述阵列探头单元的数量为至少两个，至少两个所述阵列探头单元对称设置在被测管状结构的两侧。

8.根据权利要求1所述的一种链式交流电磁场检测探头，其特征在于，在所述阵列探头单元贴合被测物表面的一侧，所述骨架侧壁的内表面高于所述骨架本体的内表面，保证检测时所述激励线圈不受磨损；在所述阵列探头单元远离被测物表面的一侧，所述骨架侧壁的外表面高于所述骨架本体的外表面并且形成有凸起。

9.根据权利要求1所述的一种链式交流电磁场检测探头，其特征在于，所述磁传感器包括AMR磁传感器、GMR磁传感器和TMR磁传感器。