CN109813209B - 一种管箍检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管箍检测器,至少包括：导向管、法兰盘、永磁体、霍尔传感器，导向管从法兰盘中心孔轴线上下延伸形成一体，导向管与法兰盘中心孔轴线重合；霍尔传感器和永磁体间隔分布在导向管的圆周上；每个霍尔传感器均布在两个永磁体之间，在法兰盘周围形成分布稳定的静磁场，当被检测管道与管箍在导向管内发生径向与轴向位移时，会造成法兰盘周围原有静磁场分布变化，而这一变化能够被法兰盘内部不同方位的霍尔传感器感知，并转化为电信号输出，电信号给出检测管道与管箍的径向或/和轴向位移量。本发明能够准确检测管道与管箍沿轴向与径向的位移量。
Description
技术领域
本发明涉及机械测量领域，具体涉及一种管箍检测器。
背景技术
一条长管道由若干个短管道和管箍构成，相邻短管道采用管箍固定连接在一起，由于管箍固定在管道外周，因此管箍的直径比其所固定管道大。若干管箍将若干短管道沿轴向连接成为一条长管道。当长管道沿轴向下潜或上提时，为避免直径较大的管箍碰撞致使管壁封口损坏，就必须在管箍靠近管壁封口前，打开封口，并在管箍离开封口之后，立即关闭封口。
与次同时，在长管道轴向下潜或上提的过程中，难以避免发生径向偏移。为此需要实时检测其径向位移量，从而能够依据径向位移量进行实时调整补偿。
综上，要解决上述问题，就需要准确测量管道与管箍的轴向与径向位移量。
发明内容
本发明的目的是提供一种管箍检测器，以便能够准确检测管道与管箍沿轴向与径向的位移量。
本发明的目的是这样实现的，一种管箍检测器,至少包括：导向管、法兰盘、永磁体、霍尔传感器，导向管从法兰盘中心孔轴线上下延伸形成一体，导向管与法兰盘中心孔轴线重合；霍尔传感器和永磁体间隔分布在导向管的圆周上；每个霍尔传感器均布在两个永磁体之间，在法兰盘周围形成分布稳定的静磁场，当被检测管道与管箍在导向管内发生径向与轴向位移时，会造成法兰盘周围原有静磁场分布变化，而这一变化能够被法兰盘内部不同方位的霍尔传感器感知，并转化为电信号输出，电信号给出检测管道与管箍的径向或/和轴向位移量。
所述的永磁体、霍尔传感器分别有3个，永磁体和霍尔传感器（4）间隔分布在导向管的周围；3个永磁体相邻120°夹角排布在同一圆周上；3个霍尔传感器相邻120°夹角排布在同一圆周上；每个霍尔传感器均布在两个永磁体之间，
所述的永磁体、霍尔传感器分别有4个；永磁体和霍尔传感器间隔分布在导向管的周围；4个永磁体相邻90°夹角排布在同一圆周上；4个霍尔传感器相邻90°夹角排布在同一圆周上；每个霍尔传感器均布在两个永磁体之间。
所述的导向管从法兰盘中心孔轴线上下延伸形成一体结构可以是直接加工为一体。
所述的导向管从法兰盘中心孔轴线上下延伸形成一体结构为两件进行固定为一体，固定为一体或是通过胶粘导向管和法兰盘（1）为一体，或焊接导向管和法兰盘为一体。
所述的导向管与法兰盘的材料为非导磁材料，可选用奥氏体不锈钢、铝材或者非金属材料。
所述的永磁体的材料选用SmCo24或Ndfe35材料。
本发明的优点是：
（1）导向管与法兰盘为一体化结构，导向管与法兰盘材料为非导磁材料，可选用奥氏体不锈钢、铝材或非金属材料等。
（2）永磁体。永磁体外形结构为圆柱体、充磁方向沿圆柱体轴向。3个或4个永磁体按照两两120°或90°夹角排布在导向管的周围，且嵌入并固定安装在法兰盘内部。永磁体材料可以选用SmCo24、Ndfe35等材料。
（3）霍尔传感器。3个或4个霍尔传感器按照两两120°或90°夹角排布，且嵌入并固定安装在法兰盘内部。
本发明工作方式：将管箍检测器套入待检测管道，当管道与管箍在导向管内发生轴向或径向位移时，管箍检测器内霍尔传感器输出电压值发生变化，根据输出电压值变化量可以计算出管道与管箍在管箍检测器内的位移方式与位移量。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例1三维结构示意；
图2为图1管箍检测器俯视透视图；
图3为本发明实施例2三维结构示意；
图4为图3管箍检测器俯视透视图。
图中标号：1、法兰盘；2、导向管；1-1、法兰盘通孔；1-2、法兰盘中心孔；3、永磁体；3个永磁体相邻120°夹角排布在同一圆周上；4、霍尔传感器；3个霍尔传感器相邻120°夹角排布在同一圆周上。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种管箍检测器,至少包括：导向管2、法兰盘1、永磁体3、霍尔传感器4，导向管2从法兰盘1中心孔1-2轴线上下延伸形成一体，导向管2与法兰盘1中心孔1-2轴线重合；所述的永磁体3和霍尔传感器4分别有3个，永磁体3和霍尔传感器4间隔分布在导向管2的周围，3个永磁体3相邻120°夹角排布在同一圆周上；3个霍尔传感器4相邻120°夹角排布在同一圆周上。每个霍尔传感器4均布在两个永磁体3之间，在法兰盘1周围形成分布稳定的静磁场，当被检测管道与管箍在导向管2内发生径向与轴向位移时，会造成法兰盘周围原有静磁场分布变化，而这一变化能够被法兰盘1内部不同方位的霍尔传感器感知，并转化为电信号输出，据此可以有效检测管道与管箍的径向与轴向位移。
实施例2
如图3和图4所示，一种管箍检测器,至少包括：导向管2、法兰盘1、永磁体3、霍尔传感器4，导向管2从法兰盘1中心孔1-2轴线上下延伸形成一体，导向管2与法兰盘1中心孔1-2轴线重合；所述的永磁体3和霍尔传感器4分别有4个，永磁体3和霍尔传感器4间隔分布在导向管2的周围，4个永磁体3相邻90°夹角排布在同一圆周上；4个霍尔传感器4相邻90°夹角排布在同一圆周上。每个霍尔传感器4均布在两个永磁体3之间，在法兰盘1周围形成分布稳定的静磁场，当被检测管道与管箍在导向管2内发生径向与轴向位移时，会造成法兰盘周围原有静磁场分布变化，而这一变化能够被法兰盘1内部不同方位的霍尔传感器感知，并转化为电信号输出，据此可以有效检测管道与管箍的径向与轴向位移量。
本发明的工作原理是：当被检测管道与管箍在导向管2内发生轴向位移时，会造成法兰盘周围磁感应强度值的变化，该变化被分布在导向管2周围的霍尔传感器4感知并转化为电信号变化，根据电信号变化量可以计算得出被检测管与管箍轴向位移量。
当被检测管道与管箍在导向管2发生径向位移时，造成法兰盘周围静磁场分布变化，该变化被分布在导向管2周围的霍尔传感器4感知并转化为电信号变化，根据电信号变化量可以判定出被检测管与管箍径向位移的朝向，并计算得出其径向位移量。
需要说明的是：导向管2从法兰盘1中心孔1-2轴线上下延伸形成一体结构可以是直接加工为一体，或两件进行固定为一体，固定为一体或是通过胶粘导向管2和法兰盘1为一体，或焊接导向管2和法兰盘1为一体，但要保证导向管2从法兰盘1中心孔1-2轴线重合。
本发明磁场特性仿真分析结果如下：
采用ANSYS Electronics Desktop对所设计的管箍检测器进行磁场特性仿真分析，可以得到如下仿真分析计算结果。
1、被检测管道与管箍在管箍检测器内沿轴向移动时，3个霍尔传感器处磁感应强度变化量。（径向偏移量为0）
表1 管道与管箍沿轴向偏移量与传感器处磁感强度关系
表1仿真分析数据表明：当被检测管道与管箍在管箍检测器内沿轴向移动时，造成法兰盘周围磁感应强度值的变化，3个霍尔传感器处磁感应强度变化率相同。当管箍移出管箍检测器时，3个霍尔传感器处磁感应强度变化量最大。霍尔传感器处磁感应强度变化引起其输出电压值变化，依据输出电压变化量，可以计算得到被检测管道与管箍轴向位移量。
2、被检测管道与管箍在管箍检测器内沿径向移动时，3个霍尔传感器处磁感应强度变化量（轴向偏移量为0）
表2 管道与管箍径向移动量与传感器处磁感强度关系
（朝向传感器1方向径向移动）
表3 管道与管箍径向移动量与传感器处磁感强度关系
（远离传感器1方向径向移动）
表2和表3仿真分析数据表明，当被检测管道与管箍在管箍检测器内沿径向移动时，造成法兰盘周围静磁场分布变化。3个霍尔传感器处磁感应强度发生变化，且变化率不相同。
由表2和表3可知，当管箍越靠近霍尔传感器时，该霍尔传感器处磁感应强度值越小，当管箍越远离霍尔传感器时，该霍尔传感器处磁感应强度值越高。3个霍尔传感器处磁感应强度变化引起其输出电压值变化，依据输出电压变化量，可以判定出被检测管与管箍径向位移的朝向，并计算得出其径向位移量。
Claims (2)
1.一种管箍检测器,包括：导向管（2）、法兰盘（1）、永磁体（3）、霍尔传感器（4），导向管（2）从法兰盘（1）中心孔（1-2）轴线上下延伸形成一体，导向管（2）与法兰盘（1）中心孔（1-2）轴线重合；霍尔传感器（4）和永磁体（3）间隔分布在导向管（2）的圆周上；每个霍尔传感器（4）均布在两个永磁体（3）之间，在法兰盘（1）周围形成分布稳定的静磁场，当被检测管道与管箍在导向管（2）内发生径向与轴向位移时，会造成法兰盘周围原有静磁场分布变化，而这一变化能够被法兰盘（1）内部不同方位的霍尔传感器感知，并转化为电信号输出，电信号给出检测管道与管箍的径向或/和轴向位移量；
所述的永磁体（3）、霍尔传感器（4）分别有3个，永磁体（3）和霍尔传感器（4）间隔分布在导向管（2）的周围；3个永磁体（3）相邻120°夹角排布在同一圆周上；3个霍尔传感器（4）相邻120°夹角排布在同一圆周上；每个霍尔传感器（4）均布在两个永磁体（3）之间；
或者所述的永磁体（3）、霍尔传感器（4）分别有4个；永磁体（3）和霍尔传感器（4）间隔分布在导向管（2）的周围；4个永磁体（3）相邻90°夹角排布在同一圆周上；4个霍尔传感器（4）相邻90°夹角排布在同一圆周上；每个霍尔传感器（4）均布在两个永磁体（3）之间；
所述的导向管（2）从法兰盘（1）中心孔（1-2）轴线上下延伸直接加工成一体结构或两件固定成一体结构；固定为一体或是通过胶粘导向管（2）和法兰盘（1）为一体，或焊接导向管（2）和法兰盘（1）为一体；
所述的导向管（2）与法兰盘（1）的材料为非导磁材料；
工作原理是：当被检测管道与管箍在导向管内发生轴向位移时，会造成法兰盘周围磁感应强度值的变化，该变化被分布在导向管周围的霍尔传感器感知并转化为电信号变化，根据电信号变化量可以计算得出被检测管与管箍轴向位移量。
2.根据权利要求1所述的一种管箍检测器,其特征是：所述的永磁体（3）的材料选用SmCo24或Ndfe35材料。
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