CN108318575A - 一种交流电磁场的管柱检测探头及检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明申请提供的基于交流电磁场的管柱检测探头，通过将探头外壳设计成可以分离的第一本体和第二本体，检测时通过连接件将所述第一本体和第二本体进行连接形成管柱检测探头，方便了探头的拆卸和组装；同时，激励线圈分别缠绕并包覆在第一本体和第二本体上，使激励线圈相对被测表面提离距离减小，增加了被测表面感应电流的强度，进而提高了该管柱检测探头的灵敏度；因此，本发明申请提供的基于交流电磁场的管柱检测探头结构，方便了检测探头的组装和拆卸，简化了利用交流电磁场检测技术对管柱进行检测的检测程序，并且可实现对各部位管径尺寸不同的管柱的检测，同时激励线圈的缠绕结构设计，有效的减小了激励线圈的提离距离。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测领域，尤其涉及一种基于交流电磁场的管柱检测探头及检测系统。
背景技术
管柱部件在生产后和应用于工业现场前，需要对其进行缺陷检测，有利于及时发现含有缺陷的管柱并进行修复或予以剔除，从而保证了工业现场的安全工作和运行。
交流电磁场检测技术作为新兴的无损检测技术，具有检测精度高、无需清理被测表面和适合自动化检测等优点，被广泛应用在管柱部件的缺陷检测中。
然而，现有技术中，在利用交流电磁场检测技术对管柱部件进行检测时，适用于管柱部件检测的检测探头大都设计成一体的圆环形，检测时，需将该一体的圆环形检测探头自被检测管柱部件的任一端部穿进，并使其贴合在被检测管柱部件的外边面上进行检测。检测过程中，如果发现管柱部件中间位置存在缺陷时或检测工作完成后，需要将被测管柱抽出或将圆环形检测探头抽出，增加了检测工序；并且对带有法兰密封的管柱进行检测时，需要对法兰部件进行拆卸并停止管柱的作业工作，无法实现在役检测；再者，由于该圆环形检测探头直径固定，因而对各部位管径尺寸不同的管柱无法实现检测，缩小了交流电磁场的应用范围，即使对其检测，需要对管柱的被测部分的切割工作，使切割分离出的被测部分应用现有技术中一体式圆环形检测探头，增加了检测成本。而且传统交流电磁场检测探头的激励线圈缠绕在探头外壳外表面，使激励线圈与被测管道表面至少相距一个探头外壳的厚度，提离距离较大，因此被测管道的表面感应电流较小，探头检测灵敏度较差。
发明内容
本发明申请提供一种交流电磁场管柱检测探头及检测系统，将管柱检测探头设计成可分离的两个部分，方便检测探头的组装和拆卸，进而实现对各部位管径尺寸不同的管柱的检测，同时有效的减小了激励线圈的提离距离。
第一方面，本申请提供一种基于交流电磁场的管柱检测探头，包括探头壳体、磁传感器、激励线圈、探头保护壳和连接件，其中，所述探头壳体包括第一本体、第二本体，所述第一本体和所述第二本体为半圆环形；且所述第一本体和第二本体沿其周向方向等间隔开设若干凹槽；所述磁传感器安装在所述凹槽中；所述激励线圈缠绕并贴合包覆在所述第一本体和第二本体内外表面上，所述激励线圈的缠绕方向为沿所述第一本体和第二本体的周向方向；所述第一本体两端分别通过所述连接件与所述第二本体的两端连接。
进一步地，所述第一本体和第二本体为形状相同的半圆环形，包括用于安装所述磁传感器和缠绕激励线圈的半圆环形主体部和位于所述主体部两侧的半圆环形侧部；所述侧部凸出于所述主体部形成有圆弧凸部，并在所述侧部的两端设置通过所述连接件连接所述第一本体和第二本体的连接部，并且所述侧部内圆弧面高于所述主体部的内圆弧面，保护所述激励线圈不受磨损。
进一步地，所述连接部为螺纹孔，所述连接件为螺栓。
进一步地，还包括接线端母头，所述接线端母头安装在所述侧部的侧面上，相应的所述侧部的侧面上开设有安装槽。
进一步地，还包括探头夹具，所述探头夹具安装在所述侧部的圆弧凸部的外圆弧表面上。
进一步地，所述磁传感器包括AMR磁传感器、GMR磁传感器和TMR磁传感器。
进一步地，还包括探头保护壳，所述探头保护壳贴合在所述激励线圈外表面上，用于保护所述激励线圈不受磨损。
第二方面，本申请提供了一种基于交流电磁场的管柱检测系统，包括激励模块、信号调理与采集模块和信号显示模块，其中，所述激励模块与所述激励线圈相连，所述信号调理与采集模块所述磁传感器相连，所述信号显示模块与所述信号调理与采集模块相连。
进一步地，所述激励模块包括信号源和功率放大器，所述信号源输出的激励电流通过所述功率放大器进行功率放大后加载到所示激励线圈中；所述信号调理与采集模块包括信号调理模块和数据采集卡，所述信号调理模块对磁传感器输出的信号进行放大和滤波后输入到数据采集卡进行采集；所述信号显示模块为计算机，所述计算机通过信号处理显示软件，实现对数据采集卡采集到的信号进行处理和显示。
与现有技术相比，本申请实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：
本发明申请提供的一种基于交流电磁场的管柱检测探头及检测系统，其中，管柱检测探头包括探头壳体、磁传感器、激励线圈和连接件，探头壳体包括第一本体和第二本体，所述第一本体和第二本体为半圆形，且两者沿其周向方向开设若干用于安装所示磁传感器的凹槽；基于交流电磁场检测原理，所述激励线圈缠绕并包覆在所述第一本体和第二本体上，可通过输入激励电流，使其在被测管柱表面产生均匀电流。并且，基于上述特征，所述第一本体和第二本体的上贴近被测管柱表面的一侧也缠绕有激励线圈，使激励线圈相对被测管柱表面的提离距离极大的减小，从而增大了被测管柱表面的感应电流，进一步增加了探头的检测灵敏度；所述激励线圈外表面还设有探头保护壳，并使探头保护壳与所述激励线圈贴合，用于保护所述激励线圈不受磨损；而且，本发明申请提供的管柱检测探头，还包括连接件，所述连接件用于连接所述第一本体和所述第二本体的两端，使其形成可套合在被测管柱上的可分离检测探头。通过该可拆卸、可分离的管柱检测探头，无需从被测管柱的一端穿进以实现检测，可根据需要拆分成两个部分，方便了探头的安装和拆卸，简化了检测程序；并且可对端部尺寸较大而中间部位较小的管柱部件的检测，无需对其进行切割工作，只需将该管柱检测探头的两个半圆弧探头对称设置在被检测部位，并通过连接件进行连接固定，同样的，对带有法兰部件的在役管柱部件无需拆卸，可实现不停止现场工作的在役检测，从而扩大了交流电磁场检测技术的应用范围。
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简单的介绍，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为本申请实施例中管柱检测探头的装配结构示意图；
图2为本申请实施例中管柱检测探头的爆炸结构示意图；
图3为本申请实施例中管柱检测探头中第一本体和第二本体的结构示意图；
图4为本申请实施例中管柱检测探头中连接件连接的结构示意图；
图5为本申请实施例中管柱检测探头中铰接连接的结构示意图；
图6为本申请实施例中管柱检测系统的结构示意图。
附图标记：
10-探头壳体 101-第一本体 102-第二本体
20-磁传感器 30-激励线圈 40-探头保护壳
50-探头夹具 60-连接件 70-接线端母头
1011-主体部 1012-凹槽 1013-侧部
1014-螺纹孔 1015-安装槽 1016-安装孔
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除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，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，都属于本发明保护范围。
下面，通过具体实施例对本申请所示的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
实施例1
本申请实施例1提供一种基于交流电磁场的管柱检测探头，如图1至图3所示，所述管柱检测探头，包括探头壳体10、磁传感器20、激励线圈30、探头保护壳40和连接件60，其中，探头壳体10包括第一本体101、第二本体102，第一本体101和第二本体102为半圆环形，将第一本体101和第二本体102对称设置在被测管柱的两侧形成一圆环形检测探头，可实现对被测管柱的检测，并且第一本体101和第二本体102沿其周向方向等间隔开设若干凹槽1012；磁传感器20安装在凹槽1012中，为保证磁传感器20安装在凹槽1012中不晃动，凹槽1012开设的大小应与磁传感器20的大小相配合，例如磁传感器20为矩形时，凹槽1012应开设为矩形凹槽，且大小适配。
基于交流电磁场原理，为在被测管柱表面感应出均匀电流，激励线圈30缠绕并贴合包覆在第一本体101和第二本体102内外表面上，激励线圈30的缠绕方向为沿第一本体101和第二本体102的周向方向，使圆环形第一本体101和第二本体102内外表面都分布有激励线圈30，使得第一本体101和第二本体102上的激励线圈30在被测管柱内表面感应出均匀电流，减小了激励线圈30与被测管柱表面的提离距离，增大了感应均匀电流的电流大小，从而增加了检测探头的灵敏度。而且为保护所述激励线圈30不受磨损，探头保护壳40与激励线圈30贴合，达到探头保护壳对激励线圈30保护的目的。为了实现第一本体101和第二本体102的安装，第一本体101两端分别通过连接件60与第二本体102的两端连接。
进一步地，第一本体101和第二本体102为形状相同的半圆环形，包括用于安装所述磁传感器20和缠绕激励线圈30的半圆环形主体部1011和位于所述主体部两侧的半圆环形侧部1013；所述侧部1013凸出于所述主体部1011形成有圆弧凸部，并在所述侧部1013的两端设置通过所述连接件60连接所述第一本体101和第二本体102的连接部，并且所述侧部1013内圆弧面高于所述主体部1011的内圆弧面，保护所述激励线圈30不受磨损。因为激励线圈30分布在第一本体101和第二本体102的内外表面上，侧部1013内圆弧面高于所述主体部1011的内圆弧面，是为了保护内表面上的激励线圈30不受磨损，同时，上述探头保护壳40也是为了保护外表面上的激励线圈30不受磨损。
进一步地，连接部为螺纹孔1014，所述连接件60为螺栓。第一本体和第二本体的两端相对位置都设有螺纹孔1014，螺栓穿过第一本体101和第二本体102的两端的螺纹孔1014，实现对第一本体101和第二本体102的连接；当需要拆卸时，将螺栓旋出螺纹孔1014即可。而且第一本体101和第二本体102还可采用其他多种连接方式，如铰接连接，铆钉连接，卡扣连接等，如图5所示为铰接连接的结构示意图，具体连接方式以所属技术领域的技术人员根据实际装配工艺和加工成本等多种因素择优选取，此处不做过多赘述。
进一步地，为实现检测探头内接线端的引出，还包括接线端母头70，所述接线端母头70安装在所述侧部1013的侧面上，相应的所述侧部1013的侧面上开设有安装槽1015。
进一步地，为将检测探头安装在管柱夹持装置上，例如管柱夹持器，探头固定单元上，还包括探头夹具50，所述探头夹具安装在所述侧部1013的圆弧凸部的外圆弧表面上，且外圆弧表面上开设有安装孔1016。
进一步地，为使检测探头适应不同的检测环境和检测功能，磁传感器30包括AMR(Anisotropic Magneto 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。
与现有技术相比，本申请实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：
本发明申请提供的一种基于交流电磁场的管柱检测探头及检测系统，其中，管柱检测探头包括探头壳体、磁传感器、激励线圈和连接件，探头壳体包括第一本体和第二本体，所述第一本体和第二本体为半圆形，且两者沿其周向方向开设若干用于安装所示磁传感器的凹槽；基于交流电磁场检测原理，所述激励线圈缠绕并包覆在所述第一本体和第二本体上，可通过输入激励电流，使其在被测管柱表面产生均匀电流。并且，基于上述特征，所述第一本体和第二本体的上贴近被测管柱表面的一侧也缠绕有激励线圈，使激励线圈相对被测管柱表面的提离距离极大的减小，从而增大了被测管柱表面的感应电流，进一步增加了探头的检测灵敏度；所述激励线圈外表面还设有探头保护壳，并使探头保护壳与所述激励线圈贴合，用于保护所述激励线圈不受磨损；而且，本发明申请提供的管柱检测探头，还包括连接件，所述连接件用于连接所述第一本体和所述第二本体的两端，使其形成可套合在被测管柱上的可分离检测探头。通过该可拆卸、可分离的管柱检测探头，无需从被测管柱的一端穿进以实现检测，可根据需要拆分成两个部分，方便了探头的安装和拆卸，简化了检测程序；并且可对端部尺寸较大而中间部位较小的管柱部件的检测，只需将该管柱检测探头的两个半圆弧探头对称设置在被检测部位，并通过连接件进行连接固定，增加了交流电磁场检测技术的应用范围。
实施例2
本申请实施例2还提供一种基于交流电磁场的管柱检测系统，包括激励模块、信号调理与采集模块和信号显示模块，还包括上述实施例1中所述的一种基于交流电磁场的管柱检测探头，其中，所述激励模块与所述激励线圈相连，所述信号调理与采集模块与所述磁传感器相连，所述信号显示模块与所述信号采集模块相连。
进一步地，所述激励模块包括信号源和功率放大器，所述信号源输出的激励电流通过所述功率放大器进行功率放大后加载到所示激励线圈中；所述信号调理与采集模块包括信号调理模块和数据采集卡，所述信号调理模块对磁传感器输出的信号进行放大和滤波后输入到数据采集卡进行采集；所述信号显示模块为计算机，所述计算机通过信号处理显示软件，实现对数据采集卡采集到的信号进行处理和显示。
一种基于交流电磁场的管柱检测探头的结构、功能与作用已在前述实施例中详细说明，此处不再赘述。
关于本领域的基于交流电磁场的管柱检测探头和检测系统的其他组成部分已为本领域的技术人员所熟知，可参考本领域的现有技术，在此不做详细的说明。
以上具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于交流电磁场的管柱检测探头，其特征在于，包括：
探头壳体，所述探头壳体包括第一本体、第二本体，所述第一本体和所述第二本体为半圆环形；且所述第一本体和第二本体沿其周向方向等间隔开设若干凹槽；
磁传感器，所述磁传感器安装在所述凹槽中；
缠绕并贴合包覆在所述第一本体和第二本体内外表面上的激励线圈，所述激励线圈的缠绕方向为沿所述第一本体和第二本体的周向方向；
连接件，所述第一本体两端分别通过所述连接件与所述第二本体的两端连接。
2.如权利要求1所述的一种基于交流电磁场的管柱检测探头，其特征在于，所述第一本体和第二本体为形状相同的半圆环形，包括用于安装所述磁传感器和缠绕激励线圈的半圆环形主体部和位于所述主体部两侧的半圆环形侧部；所述侧部凸出于所述主体部形成有圆弧凸部，并在所述侧部的两端设置通过所述连接件连接所述第一本体和第二本体的连接部，并且所述侧部内圆弧面高于所述主体部的内圆弧面，保护所述激励线圈不受磨损。
3.如权利要求2所述的一种基于交流电磁场的管柱检测探头，其特征在于，所述连接部为螺纹孔，所述连接件为螺栓。
4.如权利要求2所述的一种基于交流电磁场的管柱检测探头，其特征在于，还包括接线端母头，所述接线端母头安装在所述侧部的侧面上，相应的所述侧部的侧面上开设有安装槽。
5.如权利要求2所述的一种基于交流电磁场的管柱检测探头，其特征在于，还包括探头夹具，所述探头夹具安装在所述侧部的圆弧凸部的外圆弧表面上。
6.如权利要求1所述的一种基于交流电磁场的管柱检测探头，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。
7.如权利要求1-6所述的一种基于交流电磁场的管柱检测探头，其特征在于，还包括探头保护壳，所述探头保护壳贴合在所述激励线圈外表面上，用于保护所述激励线圈不受磨损。
8.一种基于交流电磁场的管柱检测系统，包括激励模块、信号调理与采集模块和信号显示模块，其特征在于，还包括权利要求1～7任一所述的一种基于交流电磁场的管柱检测探头，其中，所述激励模块与所述激励线圈相连，所述信号调理与采集模块所述磁传感器相连，所述信号显示模块与所述信号调理与采集模块相连。
9.如权利要求8述的一种基于交流电磁场的管柱检测系统，其特征在于，所述激励模块包括信号源和功率放大器，所述信号源输出的激励电流通过所述功率放大器进行功率放大后加载到所示激励线圈中；所述信号调理与采集模块包括信号调理模块和数据采集卡，所述信号调理模块对磁传感器输出的信号进行放大和滤波后输入到数据采集卡进行采集；所述信号显示模块为计算机，所述计算机通过信号处理显示软件，实现对数据采集卡采集到的信号进行处理和显示。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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