CN109342549A - 一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头 - Google Patents

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赵建明
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Abstract

本发明申请提供一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头，激励线圈采用赫姆霍兹线圈结构的形式，两个激励线圈对称的缠绕在骨架的两侧，磁场传感器放置于骨架的中间位置，解决了激励线圈和磁场传感器不能同时实现最佳提离的不足，提高了检测的效果；全周向阵列分布的磁场传感器检测范围覆盖管道的一周，提高了检测的效率；将传统的正弦激励改为脉冲激励，增大了检测的范围，实现了管道内外壁缺陷的同时检测；因此，本发明申请提供的一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头，保证了激励线圈和磁场传感器最佳的提离距离，提高了检测的效果，全周向阵列分布的磁场传感器提高了检测的效率，脉冲激励扩大了检测的范围，实现了铝合金管道内外壁缺陷的同时检测。

Description

一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头
技术领域
本发明涉及一种管道检测探头，特别涉及一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头。
背景技术
铝材作为仅次于钢铁的第二大金属材料，其强度高，塑性好，密度小，抗蚀性，经济性好等优点使其在一些行业已经取代钢铁，铝合金管道现在得到越来越广泛的应用。而铝合金管道往往承担着高温、高压、易燃、易爆和有毒等介质的输送工作，比如电力管道由于长时间承受压力，易在管道内外壁形成裂纹缺陷，一旦断裂导致结构失效，将引起严重的事故，造成人力与财力的大量损失，所以需要定期对管道进行检测。交流电磁场技术作为一种新兴的检测技术，具有非接触测量、无需表面清理、定量精度高、效率快的优点，对于检测和评估导电材料具有良好的前景。不过现有的交流电磁场管道内检测探头一般都将检测传感器包裹在激励线圈的里边(CN106198720A-一种内穿式管道内壁缺陷ACFM探头)，影响传感器的检测灵敏度，或者将在检测传感器放置激励线圈的外侧(CN106198716B-一种周向电磁场管道内壁裂纹检测系统及定量评估方法)，激励线圈和被测管道隔着一个传感器的距离，影响激励的效果。而目前的管道外检测探头(CN106645385A-一种基于亥姆霍茨线圈的石油管柱缺陷快速检测探头)，当管道埋入地下或者管道上存在支撑结构时，很难实现管道的检测；并且传统的交流电磁场采用的正弦信号，由于肌肤效应的存在，对表面缺陷比较敏感，对埋深缺陷的检测能力较差，限制了检测的范围，已经存在的脉冲交流电磁场检测方法(CN104049031A-一种基于交流电磁场的亚表面缺陷检测装置及检测方法)采用的线圈缠绕在磁芯上，对于管道检测并不适用，不能产生大范围的均匀场，检测效率比较低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，基于交流电磁场检测原理，激励线圈采用赫姆霍兹线圈结构的形式，两个激励线圈对称的缠绕在骨架的两侧，磁场传感器放置于骨架的中间位置，解决了激励线圈和磁场传感器不能同时实现最佳提离的不足，提高了检测的效果；全周向阵列分布的磁场传感器检测范围覆盖管道的一周，提高了检测的效率；将传统的正弦激励改为脉冲激励，增大了检测的范围，实现了管道内外壁缺陷的同时检测。
一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头，其特征包括铝合金管道、驱动连接结构、激励线圈、骨架、航空接头、线缆保护结构、电路板和激励信号；所述激励线圈由两个紧密缠绕在所述骨架两边凹槽中的多层线圈组成，两个线圈之间的距离等于线圈的半径，两个线圈的缠绕方向、匝数相同且相互连通；全周向阵列分布的所述电路板安装在所述骨架的中间凹槽中，所述电路板分布着轴向和径向的磁场传感器；所述激励信号采用周期性的脉冲激励信号，加载在所述激励线圈上。
所述驱动连接装置包括连接轴、连接孔和驱动连接轴；所述连接轴以轴孔配合的方式安装在所述骨架前端的连接孔中，所述连接孔通过螺钉将所述骨架和所述驱动连接装置固定在一起，所述驱动连接轴和管道驱动装置连接。
所述线圈为赫姆霍兹线圈，两个线圈和所述铝合金管道同轴，并且两个线圈之间的距离等于线圈的半径，两个线圈连接在一起并且两侧线圈的半径、绕向、匝数完全一致。
所述骨架上包括凹槽、安装槽、安装孔、耐磨块、连接孔；所述骨架为对称的结构，定义所述骨架和所述驱动连接装置连接的一侧为骨架的前端，所述凹槽和所述骨架同轴，所述凹槽的深度和所述激励线圈的厚度一致，两个凹槽对称的分布在所述骨架的两侧并且距离等于所述凹槽的半径，所述安装槽位于所述骨架的中间位置，十个安装槽均匀的分布在所述骨架的周向上，用于安装所述电路板，所述安装槽的尺寸和所述电路板的尺寸一致，所述安装孔位于所述骨架的轴线上，所述骨架前端的安装孔和所述驱动连接装置的连接轴以轴孔配合的方式连接在一起，所述骨架后端的连接孔和所述线缆保护装置的连接轴通过轴孔配合的方式连接在一起，所述连接孔位于前后的端面上，前端面的连接孔通过螺钉将所述骨架和所述驱动连接装置固定在一起，后端面的所述连接孔通过螺钉将所述骨架和所述线缆保护装置固定在一起，所述耐磨块位于所述骨架两侧的外弧面上，所述耐磨块的外端面为弧面，圆心为铝合金管道的圆心。
所述线缆保护装置包括连接轴，连接孔和航空接头接口，所述连接轴和所述骨架后端的连接孔通过轴孔配合的方式连接在一起，所述连接孔，通过螺钉将线缆保护装置和所述骨架固定在一起，所述航空接头接口用来安装航空接头。
附图说明
附图1是本发明整体示意图
附图2是本发明驱动连接装置示意图
附图3是本发明管道、电路板和线圈剖视图
附图4是本发明骨架示意图
附图5是本发明线缆保护装置示意图
具体实施方式
结合图1-5，对本发明作进一步的描述：
一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头，其特征包括铝合金管道1、驱动连接结构2、激励线圈3、骨架4、航空接头5、线缆保护结构6、电路板7和激励信号8，所述激励线圈3采用赫姆霍兹线圈结构的形式，两个激励线圈对称的缠绕在骨架4的两侧凹槽中，两个线圈之间的距离等于线圈的半径，两个线圈的缠绕方向、匝数相同且相互连通，全周向阵列分布的所述电路板7安装在所述骨架4的中间凹槽4.1中，解决了激励线圈3和磁场传感器不能同时实现最佳提离的不足，提高了检测的效果；所述电路板7分布着轴向和径向的磁场传感器，全周向阵列分布的磁场传感器检测范围覆盖管道1的一周，一次扫过可以检测整个管道1，不需要重复的扫查，提高了检测的效率；将传统的正弦激励改为脉冲激励，感应电流渗透的深度更深，增大了检测的范围，实现了铝合金管道1内外壁缺陷的同时检测。
所述驱动连接装置包括连接轴2.1、连接孔2.2和驱动连接轴2.3，所述连接轴2.1以轴孔配合的方式安装在所述骨架前端的连接孔4.3中，所述连接孔2.2通过螺钉将所述骨架4和所述驱动连接装置2连接在一起，所述驱动连接轴2.3和管道驱动装置连接，可以实现铝合金管道1的快速、自动化的扫查。
所述激励线圈3为赫姆霍兹线圈，两个线圈和所述铝合金管道1同轴，并且两个线圈之间的距离等于线圈3的半径，两个线圈连接在一起并且两侧线圈的半径、绕向、匝数完全一致，在两个线圈中通周期性的脉冲激励8，两个线圈中间位置的管道上将感应出一周的均匀电场，感应电磁范围大，检测效率高。
所述骨架4上包括凹槽4.1、安装槽4.2、安装孔4.3、耐磨块4.4、连接孔4.5。所述骨架4为对称的结构，定义所述骨架4和所述驱动连接装置2连接的一侧为骨架的前端，所述凹槽4.1和所述骨架4同轴，所述凹槽4.1的深度和所述激励线圈3的厚度一致，两个凹槽4.1对称的分布在所述骨架的两侧并且距离等于所述凹槽4.1的半径，所述安装槽4.2位于所述骨架4的中间，十个安装槽4.2均匀的分布在所述骨架4的周向上，检测范围能够覆盖铝合金管道1的一周，所述安装槽4.2的尺寸和所述电路板7的尺寸一致，保证最小的提离距离，最大的灵敏度，所述骨架4前端的安装孔和所述驱动连接装置2的连接轴2.1通过轴孔配合的方式连接在一起，所述骨架4后端的连接孔和所述线缆保护6的连接轴6.1通过轴孔配合的方式连接在一起，所述连接孔4.5位于前后的端面上，前端面的连接孔通过螺钉将所述骨架4和所述驱动连接装置2固定在一起，后端面的所述连接孔通过螺钉将所述骨架4和所述线缆保护装置6固定在一起，所述耐磨块4.4位于所述骨架两侧的外弧面上，所述耐磨块4.4的外端面为弧面，圆心为铝合金管1的圆心，保证探头在检测时不晃动，同时保护探头其它结构不受磨损。
所述线缆保护装置6包括连接轴6.1，连接孔6.2和航空接头接口6.3，所述连接轴6.1和所述骨架4后端的连接孔通过轴孔配合的方式连接在一起，所述连接孔6.5，通过螺钉将线缆保护装置6和所述骨架4固定在一起，所述航空接头接口6.3用来安装航空接头5。
本发明的有益效果：
将脉冲交流电磁场技术和赫姆霍兹线圈相结合，设计出一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头：
(1)操作方便，非接触测量、无需表面清理、定量精度高、效率快
(2)保证了激励线圈和磁场传感器最佳的提离距离，提高了检测的效果
(3)全周向阵列分布的磁场传感器提高了检测的效率
(4)脉冲激励扩大了检测的范围，实现了铝合金管道内外壁缺陷的同时检测。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头，其特征在于，包括激励线圈(3)、骨架(4)、电路板(7)和激励信号(8)，所述激励线圈(3)由两个紧密缠绕在所述骨架(4)两边凹槽中的多层线圈组成，两个线圈缠绕方向、匝数相同且相互连通，两个线圈之间的距离等于线圈的半径；全周向阵列分布的所述电路板(7)安装在所述骨架(4)的中间凹槽中，所述电路板(7)分布着轴向和径向的磁场传感器；所述激励信号(8)采用周期性的脉冲激励信号，加载在所述激励线圈(3)上。
2.如权利要求1所述的一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头，其特征在于，还包括驱动连接装置，所述驱动连接装置包括连接轴、连接孔和驱动连接轴，所述连接轴以轴孔配合的方式安装在所述骨架前端的连接孔中，所述连接孔通过螺钉将所述骨架和所述驱动连接装置连接在一起，所述驱动连接轴和管道驱动装置连接。
3.如权利要求1所述的一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头，其特征在于，所述骨架(4)上包括凹槽、安装槽、安装孔、耐磨块、连接孔，所述骨架(4)为对称的结构，定义所述骨架(4)和所述驱动连接装置连接的一侧为骨架的前端，所述凹槽和所述骨架(4)同轴，所述凹槽的深度和所述激励线圈的厚度一致，两个凹槽对称的分布在所述骨架(4)的两侧并且之间的距离等于所述凹槽的半径，所述安装槽位于所述骨架的中间位置，十个安装槽均匀的分布在所述骨架的周向上，用于安装所述电路板(7)，所述安装槽的尺寸和所述电路板(7)的尺寸一致，所述安装孔位于所述骨架的轴线上，所述骨架前端的安装孔和所述驱动连接装置的连接轴以轴孔配合的方式连接在一起，所述骨架后端的连接孔和所述线缆保护的连接轴通过轴孔配合的方式连接在一起，所述连接孔位于前后的端面上，前端面的连接孔通过螺钉将所述骨架和所述驱动连接装置固定在一起，后端面的所述连接孔通过螺钉将所述骨架和所述线缆保护装置固定在一起，所述耐磨块位于所述骨架两侧的外弧面上，所述耐磨块的外端面为弧面，圆心为铝合金管道的圆心。
4.如权利要求1所述的一种铝合金管道内外壁缺陷检测探头，其特征在于，所述线缆保护装置包括连接轴，连接孔和航空接头接口，所述连接轴和所述骨架后端的连接孔通过轴孔配合的方式连接在一起，所述连接孔通过螺钉将线缆保护装置和所述骨架固定在一起，所述航空接头接口用来安装航空接头。
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