CN109883368B - 一种金属管壁厚检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属管壁厚检测装置，涉及超声波检测技术领域，包括依次连接的电磁超声传感器、安装电磁超声传感器的安装件、缓冲组件和推动组件。本发明还提供了一种金属管壁厚检测方法，包括以下步骤：推动组件推动缓冲组件，进而推动安装电磁超声传感器的安装件，使电磁超声传感器抵接金属管，转动金属管，保持电磁超声传感器始终紧靠金属管，电磁超声传感器发射并接收检测信号。本发明使用寿命长，操作便捷，方便实用，具有提高换能效率，满足检测不同规格的金属管壁厚的功能。

Description

一种金属管壁厚检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及超声波检测技术领域，特别是涉及一种金属管壁厚检测装置及检测方法。

背景技术

金属管壁厚是金属管的重要指标，生产工艺的失控会导致壁厚超差或者异常，造成返工或者报废，进而造成经济损失；壁厚作为自动化金属管生产中闭环控制的重要环节，其壁厚在线测量对金属管自动化生产具有重要意义。

电磁超声测量技术具有精度高、非接触、适用于高温检测等优点，广泛应用于金属管壁厚测量。但是电磁超声测量也存在不足：电磁超声测量换能效率随金属管与电磁超声传感器距离呈指数倍衰减，由于电磁超声传感器探测金属管道为弧面，因此电磁超声传感器在金属管表面感应的涡电流面积会随距离增大而显著减小，进而导致换能效率低下。

因此，电磁超声传感器装置需要配有给进控制系统，从而保证电磁超声传感器与被测金属管接触，进而提高换能效率。由于生产线上金属管外径规格不同，甚至有些产品会存在一定的椭圆度，因此提高电磁超声传感器检测不同规格金属管壁厚的能力成了亟需解决的问题。

专利文件《一种电磁超声传感器及管道壁厚检测系统》（CN104880163A）公开了一种电磁超声传感器及管道壁厚检测系统。一种电磁超声传感器，包括外壳、线圈、聚磁元件和两块永磁铁；所述线圈、所述聚磁元件和两块所述永磁铁设置在所述外壳的内部；两块永磁铁相对间隔布置且相互平行，两块永磁铁同侧的端部的极性相反；所述聚磁元件和所述线圈相对间隔布置，所述聚磁元件位于两块永磁铁的一端，所述线圈位于两块永磁铁的另一端，且所述线圈设置在两块永磁铁之间。一种管道壁厚检测系统，包括至少一个所述的电磁超声传感器、信号发生器和信号处理机，所述电磁超声传感器分别与所述信号发生器、所述信号处理机电连接。本发明大大提高了检测的精度，具有良好的检测效果。但是该装置只能提高测量精度，但是不能很好地贴合不同规格的金属管来检测不同规格的金属管壁厚，换能效率差。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种金属管壁厚检测装置及检测方法，具有提高换能效率，满足检测不同规格的金属管壁厚的功能。

本发明提供一种金属管壁厚检测装置，包括检测金属管壁厚度的电磁超声传感器和安装电磁超声传感器的安装件，本发明还包括移动电磁超声传感器的推动件，所述推动件通过缓冲组件和安装件连接。

进一步地，本发明还包括调节件，所述调节件包括与推动件和/或缓冲组件连接的底板、固定在底板上的铰接座、铰接在铰接座上的调节支架，所述调节支架包括两个围绕铰接点作相对移动的活动端，两个活动端沿金属管的轴向分布，所述调节支架和安装件固定连接。

进一步地，所述安装件上设置有两个滚轮，两个滚轮之间设置有电磁超声传感器，两个滚轮沿金属管的轴向分布。

进一步地，所述两个滚轮的端面高于电磁超声传感器的端面。

进一步地，所述两个滚轮的端面高于电磁超声传感器的端面0.1-3mm。

进一步地，所述缓冲组件包括设置在安装件和底板之间的弹簧，所述安装件和底板分别设置有导向杆，所述安装件和底板上的导向杆之间具有间隙，弹簧套装在导向杆上。

进一步地，所述缓冲组件包括设置在底板和推动件之间的弹簧。

进一步地，所述推动件包括固定架、导柱、动力装置以及与导柱固定连接的支撑板，所述固定架内设置有导向孔，导柱套装在导向孔内移动，所述动力装置的传动轴和支撑板固定连接。

本发明还提供了一种金属管壁厚检测方法，包括以下步骤：启动推动件，推动件推动缓冲组件，进而推动安装有电磁超声传感器的安装件，使电磁超声传感器抵接金属管，转动金属管，保持电磁超声传感器始终紧靠金属管，电磁超声传感器发射并接收检测信号，测量得到金属管壁的厚度。

进一步地，所述金属管壁厚检测方法中，金属管在轴向有弯曲时，当金属管壁厚检测装置位于弯曲处时，调节件根据弯曲处的弧度变化进行相应调整，保持电磁超声传感器和金属管的距离一致。

本发明相对于现有技术，其优点在于：

1、本发明提供的金属管壁厚检测装置包括检测金属管壁厚度的电磁超声传感器和安装电磁超声传感器的安装件，还包括移动电磁超声传感器的推动件，所述推动件通过缓冲组件和安装件连接，电磁超声传感器分别与信号发生器和信号处理机电连接；本发明抵接金属管的外表面，以检测管道壁的厚度；工作时，信号发生器向电磁超声传感器提供激励信号，信号处理机采集处理电磁超声传感器感应出的管道壁的厚度的信号；本发明通过推动件的作用，保证了电磁超声传感器与金属管的接触，缓冲组件调节了电磁超声传感器与金属管的贴合位置，并具有缓冲减振功能，降低了电磁超声传感器与金属管接触时造成的损伤，旋转金属管，通过缓冲组件和推动件的作用，保证测量过程平稳，有利于满足对不同规格金属管的测量，不会因为金属管存在一定的椭圆度，而造成电磁超声传感器与金属管的距离增大，进而导致换能效率降低的情况发生，现有技术的常规技术手段是将电磁超声传感器套接在金属管上，或者设置多个电磁超声传感器贴合金属管，而不会想到通过旋转金属管，让电磁超声传感器沿金属管径向移动实现测量。

2、本发明还包括调节件，所述调节件包括与推动件和/或缓冲组件连接的底板、固定在底板上的铰接座、铰接在铰接座上的调节支架，所述调节支架包括两个围绕铰接点作相对移动的活动端，两个活动端沿金属管的轴向分布，所述调节支架和安装件固定连接，调节支架在正常工作过程确保电磁超声传感器与金属管接触，两活动端的连接方向与金属管的轴向方向保持一致，配合铰接座，使整个装置结构更为紧凑，电磁超声传感器的调整角度方向与金属管表面保持轴向方向一致，保证了电磁超声传感器与金属管壁的连接处保持稳定，不会因为金属管壁存在的弯曲而造成电磁超声传感器与金属管壁的距离增大，确保检测的数据稳定，减少偏差值，便于后期对检测数据进行修正，同时也避免了金属管壁残留的残渣对于电磁超声传感器的损伤。

3、本发明所述安装件上设置有两个滚轮，两个滚轮之间设置有电磁超声传感器，两个滚轮沿金属管的轴向分布，两滚轮沿金属管轴向分布，与两活动端的位置对应，与金属管接触时，滚轮与金属管的轴向方向一致，将电磁超声传感器与金属管壁之间的静摩擦转换为滚动摩擦，有利于电磁超声传感器在金属管表面进行平稳的径向移动，减少了金属管壁对电磁超声传感器的磨损，延长了本发明的使用寿命，优选的，两个滚轮的端面高于电磁超声传感器的端面，在保持检测数据的稳定性基础上避免了电磁超声传感器与金属管直接接触，避免了损伤，减少了金属管壁残留的残渣对于电磁超声传感器的损伤，保证了电磁超声传感器在面对不同椭圆度的金属管时能够始终贴合金属管。

4、本发明缓冲组件包括设置在安装件和底板之间的弹簧，所述安装件和底板分别设置有导向杆，所述安装件和底板上的导向杆之间具有间隙，弹簧套装在导向杆上，通过设置弹性组件，进一步保证了电磁超声传感器在面对具有椭圆度的金属管时能够进行调整实现电磁超声传感器与金属管的贴合，配合铰接座以及导向杆，保证了弹性组件的伸缩沿弹簧轴向伸缩，减少金属管壁对电磁超声传感器的磨损，使用时更为稳定，延长了使用寿命，本领域技术人员通常会想到使用弹簧来调节磁超声传感器与金属管的贴合度，但是却不容易想到利用铰接座来保证本发明的结构紧凑和使用稳定性，进一步检测数据保持一致，减少偏差，有利于检测数据的修正，保证检测结果更为精准。

5、本发明缓冲组件还包括包括设置在底板和推动件之间的弹簧，保证受力均匀，推进时更为平稳，还提高了缓冲组件的伸缩量，进而提高了本发明的调节量，有利于保证电磁超声传感器与金属管的贴合。

6、本发明结构简单，适用于大多数金属管的壁厚检测，操作方便，检测结果稳定精准，使用寿命长，有利于大规模工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明工作示意图。

图2为本发明立体结构示意图。

图3为本发明滚轮组件正视结构示意图。

图4为本发明滚轮组件仰视示意图。

图5为本发明缓冲组件结构示意图。

图6为本发明推动件正视结构示意图。

图7为本发明推动件剖视结构示意图。

在图中，1金属管，2电磁超声传感器，3滚轮组件，31滚轮，32支撑架，33安装件，34导向杆，35连接板，4弹簧，5缓冲组件，51连接座，52调节支架，53铰接座，54底板，6推动件，61支撑板，62导柱，63安装架，64固定架，7动力装置。

具体实施方式

如图1-7所述，本发明提供了一种金属管壁厚检测装置，包括检测金属管壁厚度的电磁超声传感器2和安装电磁超声传感器2的安装件33，本发明还包括移动电磁超声传感器2的推动件6，所述推动件6通过缓冲组件5和安装件33连接。

本发明电磁超声传感器2可以分别与信号发生器和信号处理机电连接，也可以另外单独设置信号接收探头；当电磁超声传感器2分别与信号发生器和信号处理机电连接时，本发明抵接金属管1的外表面，以检测管道壁的厚度；工作时，信号发生器向电磁超声传感器2提供激励信号，信号处理机采集处理电磁超声传感器2感应出的管道壁的厚度的信号；本发明通过推动件6的作用，保证了电磁超声传感器2与金属管1的接触，缓冲组件5调节了电磁超声传感器2与金属管1的贴合位置，并具有缓冲减振功能，降低了电磁超声传感器2与金属管1接触时造成的损伤，旋转金属管1，通过缓冲组件5和推动件6的作用，保证测量过程平稳，有利于满足对不同规格金属管的测量，不会因为金属管存在一定的椭圆度，而造成电磁超声传感器与金属管的距离增大，进而导致换能效率降低的情况发生，现有技术的常规技术手段是将电磁超声传感器套接在金属管上，或者设置多个电磁超声传感器贴合金属管，而不会想到通过旋转金属管，让电磁超声传感器沿金属管径向移动实现测量。

本发明还包括调节件，所述调节件包括与推动件6和/或缓冲组件5连接的底板54、固定在底板54上的铰接座53、铰接在铰接座53上的调节支架52，所述调节支架52包括两个围绕铰接点作相对移动的活动端，与铰接点对称分布，两个活动端沿金属管1的轴向分布，所述调节支架52和安装件33固定连接。

本发明的底板54可以单独进行设置，也可以不设置，直接将铰接座固定在推动件6上，调节件确保电磁超声传感器2在正常工作过程中与金属管接触，调节支架52的两活动端的连接方向与金属管1的轴向方向保持一致，配合铰接座53，使整个装置结构更为紧凑，电磁超声传感器2的调整角度方向与金属管1表面保持轴向方向一致，保证了电磁超声传感器2与金属管壁的连接处保持稳定，不会因为金属管壁存在的弯曲而造成电磁超声传感器2与金属管壁的距离增大，确保检测的数据稳定，减少偏差值，便于后期对检测数据进行修正，同时也避免了金属管壁残留的残渣对于电磁超声传感器2的损伤。

所述安装件33上设置有两个滚轮31，两个滚轮31之间设置有电磁超声传感器2，两个滚轮31沿金属管1的轴向分布，两滚轮31沿金属管1轴向分布，与调节支架52的两活动端位置对应，与金属管1接触时，两滚轮31的连接方向与金属管1的轴向方向一致，将电磁超声传感器2与金属管壁之间的静摩擦转换为滚动摩擦，有利于电磁超声传感器2在金属管1表面进行平稳的径向移动，减少了金属管壁对电磁超声传感器2的磨损，延长了本发明的使用寿命。

所述两个滚轮31的端面高于电磁超声传感器2的端面，在保持检测数据的稳定性基础上避免了电磁超声传感器2与金属管1直接接触，避免了损伤，减少了金属管壁残留的残渣对于电磁超声传感器2的损伤，保证了电磁超声传感器2在面对不同椭圆度的金属管时能够始终贴合金属管。

所述两个滚轮31的端面高于电磁超声传感器2的端面0.1-3mm，在此数值范围内检测，保证了检测数据的准确性，同时避免了电磁超声传感器2与金属管1直接接触，避免了损伤。

所述缓冲组件5包括设置在安装件33和底板54之间的弹簧4，所述安装件33和底板54分别设置有导向杆34，所述安装件33和底板54上的导向杆34之间具有间隙，弹簧4套装在导向杆34上。

本发明通过设置弹性组件，进一步保证了电磁超声传感器2在面对具有椭圆度的金属管时能够进行调整实现电磁超声传感器2与金属管1的贴合，配合铰接座53以及导向杆34，保证了弹性组件的伸缩沿弹簧4轴向伸缩，减少金属管壁对电磁超声传感器2的磨损，使用时更为稳定，延长了使用寿命，本领域技术人员通常会想到使用弹簧来调节磁超声传感器与金属管的贴合度，但是却不容易想到利用铰接座来保证本发明的结构紧凑和使用稳定性，进一步检测数据保持一致，减少偏差，有利于检测数据的修正，保证检测结果更为精准，所述的导向杆34的位置与调节支架52的两活动端位置对应，每处活动端设有2组导向杆34，导向杆34在底板54和安装件33上呈矩形分布，保证缓冲减震以及调整的稳定性。

所述缓冲组件5包括设置在底板54和推动件6之间的弹簧，所述弹簧优选为2个到4个，保证受力均匀，推进时更为平稳，还提高了缓冲组件的伸缩量，进而提高了本发明的调节量，有利于保证电磁超声传感器2与金属管1的贴合。

所述推动件6包括固定架64、导柱62、动力装置7以及与导柱62固定连接的支撑板61，所述固定架64内设置有导向孔，导柱62套装在导向孔内移动，所述动力装置7的传动轴和支撑板61固定连接，所述推动件6还包括用于安装动力装置7的安装架63，所述安装架63套装在固定架64上，所述支撑板61与底板54固定连接，保证了本发明的一体性能，方便使用安装，同时保证了推动方向和推进量可控。

所述缓冲组件5还包括安装在调节支架52上的连接座51，所述安装件33底部设有与连接座51配合的连接板35，连接座51与连接板35通过螺杆进行连接，便于本发明安装拆卸，有利于后期维护替换。

所述连接座51包括固定在调节支架52上的两块支板和穿过两块支板的螺杆，所述连接座51设在调节支架52两端，所述缓冲组件5位于连接座51两侧，增加了电磁超声传感器2与推动件6之间的距离，提高了弹簧4的伸缩量，进而提高了本发明的调节量，有利于保证电磁超声传感器2与金属管1的贴合。

本发明包括滚轮组件3，所述滚轮组件3包括固定在安装件33两端的支撑架33和通过螺杆安装在支撑架33上的滚轮31，所述电磁超声传感器2安装在滚轮31之间，结构简单，设计合理，有利于检测。

所述动力装置7为电机、气缸或油缸，，自动化程度高，方便控制本发明的推进量，保证贴合和换能效率。

本发明还提供了一种金属管壁厚检测方法，包括以下步骤：启动推动件7，推动件7推动缓冲组件5，进而推动安装有电磁超声传感器2的安装件，使电磁超声传感器2抵接金属管1，转动金属管1，保持电磁超声传感器2始终紧靠金属管1，电磁超声传感器2发射并接收检测信号，测量得到金属管壁的厚度。

所述的金属管壁厚检测方法中，金属管1在轴向有弯曲时，当金属管壁厚检测装置位于弯曲处时，调节件根据弯曲处的弧度变化进行相应调整，保持电磁超声传感器2和金属管1的距离一致。

本发明在检测时包括以下步骤：

1）金属管1通过升降台移动到电磁超声传感器2水平处，推动件6推动缓冲组件5，使电磁超声传感器2和滚轮组件3抵接金属管1，弹簧4逐渐压缩，直到达到受力平衡，起到缓冲减振和调整贴合角度的作用；

2）旋转金属管1，信号发生器向电磁超声传感器2提供激励信号，信号处理机采集处理电磁超声传感器2感应出的管道壁的厚度的信号，转动金属管1过程中，受缓冲组件5、滚轮组件3以及弹簧4作用，电磁超声传感器2始终紧靠金属管1；

3）推动件6回程，使电磁超声传感器2与金属管1保持一定距离，金属管1轴向移动，回到步骤1）继续测量；

4）金属管1测量完成后，推动件6回程，使电磁超声传感器2回到初始位置，待下次测量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种金属管壁厚检测装置，其特征在于，包括检测金属管壁厚度的电磁超声传感器（2）和安装电磁超声传感器（2）的安装件（33），其特征在于，还包括移动电磁超声传感器（2）的推动件（6），所述推动件（6）通过缓冲组件（5）和安装件（33）连接；

还包括调节件，所述调节件包括与推动件（6）和缓冲组件（5）连接的底板（54）、固定在底板（54）上的铰接座（53）、铰接在铰接座（53）上的调节支架（52），所述调节支架（52）包括两个围绕铰接点作相对移动的活动端，两个活动端沿金属管（1）的轴向分布，所述调节支架（52）和安装件（33）固定连接；

所述安装件（33）上设置有两个滚轮（31），两个滚轮（31）之间设置有电磁超声传感器（2），两个滚轮（31）沿金属管（1）的轴向分布；

所述缓冲组件（5）包括设置在安装件（33）和底板（54）之间的弹簧（4），所述安装件（33）和底板（54）分别设置有导向杆（34），所述安装件（33）和底板（54）上的导向杆（34）之间具有间隙，弹簧（4）套装在导向杆（34）上。

2.如权利要求1所述的金属管壁厚检测装置，其特征在于，所述两个滚轮（31）的端面高于电磁超声传感器（2）的端面。

3.如权利要求2所述的金属管壁厚检测装置，其特征在于，所述两个滚轮（31）的端面高于电磁超声传感器（2）的端面0.1-3mm。

4.如权利要求1所述的金属管壁厚检测装置，其特征在于，所述缓冲组件（5）包括设置在底板（54）和推动件（6）之间的弹簧。

5.如权利要求1所述的金属管壁厚检测装置，其特征在于，所述推动件（6）包括固定架（64）、导柱（62）、动力装置（7）以及与导柱（62）固定连接的支撑板（61），所述固定架（64）内设置有导向孔，导柱（62）套装在导向孔内移动，所述动力装置（7）的传动轴和支撑板（61）固定连接。

6.一种使用如权利要求1所述的金属管壁厚检测装置的金属管壁厚检测方法，其特征在于，包括以下步骤：启动推动件（6），推动件（6）推动缓冲组件（5），进而推动安装有电磁超声传感器（2）的安装件（33），使电磁超声传感器（2）抵接金属管（1），转动金属管（1），保持电磁超声传感器（2）始终紧靠金属管（1），电磁超声传感器（2）发射并接收检测信号，测量得到金属管壁的厚度；

金属管（1）在轴向有弯曲时，当金属管壁厚检测装置位于弯曲处时，调节件根据弯曲处的弧度变化进行相应调整，保持电磁超声传感器（2）和金属管（1）的距离一致。

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