CN109946371A - 一种金属缺陷检测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种金属缺陷检测传感器。该金属缺陷检测传感器包括：外壳体、激励模块、磁屏蔽罩和检测线圈阵列；激励模块、磁屏蔽罩和检测线圈阵列均位于外壳体内；磁屏蔽罩罩在检测线圈阵列外，激励模块位于磁屏蔽罩外；磁屏蔽罩的底部、激励模块的两端以及检测线圈阵列均固定在外壳体的底部；检测线圈阵列包括多个检测线圈组，多个检测线圈组等间距平行排列；每个检测线圈组包括两个检测线圈，每个检测线圈组两个检测线圈通过导线串联，每个检测线圈组的两个检测平行排列且磁极方向相同。本发明的金属缺陷检测传感器，能够提高检测效率。

Description

一种金属缺陷检测传感器

技术领域

本发明涉及金属缺陷检测领域，特别是涉及一种金属缺陷检测传感器。

背景技术

锅炉、压力容器与管道等承压类特种设备具有潜在的泄漏和爆炸危险性， 往往承受着高温、高压、低温、易燃、易爆、有毒或腐蚀介质的综合作用，一 旦发生失效、泄漏或爆炸，往往并发火灾、中毒、环境污染、放射性污染等灾 难性事故，将严重影响人民生命财产安全、国家经济运行和社会稳定。在特种 设备领域研究的主要内容是基于风险的安全保障技术和承压设备长周期运行保 障技术。为了能够长周期运行，有效降低在线运行的风险，就必须研究针对性 的无损检测方法，特别是适应现场环境的先进无损检测方法显得十分必要。铁 磁金属材料大量作为承压设备的受力结构件使用，在使用过程中，金属材料腐 蚀减薄是承压类特种设备的主要安全隐患，因此对其进行快速的检测和早期诊 断具有重大意义。

在目前的锅炉、压力容器与管道等承压类特种设备的缺陷检测中，磁粉 检测、超声检测、射线检测使用较为广泛，但从检测效率、检测灵敏度等方 面考虑，电磁检测方法有其独特的优势。传统电磁检测传感器一般采用单个 线圈进行扫查，其检测效率较低，极易造成漏检的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属缺陷检测传感器，提高检测效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种金属缺陷检测传感器，包括：外壳体、激励模块、磁屏蔽罩和检测 线圈阵列；

所述激励模块、所述磁屏蔽罩和所述检测线圈阵列均位于所述外壳体 内；所述磁屏蔽罩罩在所述检测线圈阵列外，所述激励模块位于所述磁屏蔽 罩外；所述磁屏蔽罩的底部、所述激励模块的两端以及所述检测线圈阵列均 固定在所述外壳体的底部；

所述检测线圈阵列包括多个检测线圈组，多个所述检测线圈组等间距平 行排列；每个所述检测线圈组包括两个检测线圈，每个所述检测线圈组的两 个检测线圈通过导线串联，每个所述检测线圈组的两个检测线圈平行排列且 磁极方向相同。

可选的，所述激励模块的形状为圆弧形。

可选的，所述激励模块包括激励磁轭和激励线圈；所述激励磁轭为圆弧 形，所述激励磁轭的两端固定在所述外壳体的底部；所述激励线圈均匀绕在 所述激励磁轭上。

可选的，所述激励磁轭的材质为软磁材料。

可选的，在所述外壳体的外部的底部设置有滚轮，所述滚轮用于通过滚 动带动所述外壳体运动。

可选的，在所述外壳体的外部的顶部设置有助推装置，所述助推装置用 于为所述外壳体提供向前或向后的推力。

可选的，在所述外壳体的侧壁上安装有引线接头；所述引线接头与所述 激励线圈的两端以及每个所述检测线圈组的导线的两端连接，用于为所述激 励模块以及每个所述检测线圈组提供电源接口。

可选的，在所述外壳体内部的底部设置有粘合层；所述粘合层用于将所 述激励磁轭的两端、所述磁屏蔽罩的底部以及所述检测线圈阵列固定在所述 外壳体的底部。

可选的，在所述外壳体外部的底部设置有耐磨层；所述耐磨层用于避免 所述外壳体的底部与待检测金属之间的摩擦。

可选的，所述磁屏蔽罩的导磁性能高于所述激励磁轭的导磁性能。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所 公开的金属缺陷检测传感器采用多个检测线圈组，每个检测线圈组包括两个 检测线圈，从而提高了检测范围的覆盖面积，提高了检测效率。

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 劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明金属缺陷检测传感器实施例的装置结构图；

图2为本发明本发明金属缺陷检测传感器实施例的检测线圈组的结构 图。

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 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明金属缺陷检测传感器实施例的装置结构图。

参见图1，该金属缺陷检测传感器，包括：外壳体9、激励模块、磁屏 蔽罩5和检测线圈阵列。

所述激励模块、所述磁屏蔽罩5和所述检测线圈阵列均位于所述外壳体 9内；所述磁屏蔽罩5罩在所述检测线圈阵列外，所述激励模块位于所述磁 屏蔽罩5外；所述磁屏蔽罩5的底部、所述激励模块的两端以及所述检测线 圈阵列均固定在所述外壳体9的底部。所述激励模块的输入信号为低频信号。

所述检测线圈阵列包括多个检测线圈组，每个检测线圈组构成一个检测 通道。多个所述检测线圈组等间距平行排列；每个所述检测线圈组包括两个 检测线圈，每个所述检测线圈组的两个检测线圈通过导线串联，每个所述检 测线圈组的两个检测线圈平行排列且磁极方向相同。构成多个检测线圈组的 多个检测线圈之间平行排列，且每个检测线圈组中的电流方向与其他检测线 圈组中的电流方向一致。

每个检测线圈均包括检测磁芯和检测导线；所述检测导线绕制在所述检 测磁芯上，同一个检测线圈组的两个检测线圈共用同一个检测导线。

所述激励模块的形状为圆弧形。所述激励模块所在平面与水平面垂直。

所述激励模块包括激励磁轭2和激励线圈1；所述激励磁轭2为圆弧形， 所述激励磁轭2的两端固定在所述外壳体9的底部；所述激励线圈1均匀绕 在所述激励磁轭2上。

所述激励磁轭2的材质为软磁材料。

所述激励模块在通电后产生电涡流，电涡流与待检测金属产生耦合，然 后被检测线圈阵列检测到，从而确定待检测金属的腐蚀程度。

在所述外壳体9的外部的底部设置有滚轮11，所述滚轮11用于通过滚 动带动所述外壳体9运动。所述滚轮可以保证所述检测线圈阵列与待检测金 属之间的距离在预设范围内，从而无需对待检测金属的表面进行打磨处理即 可实现对待检测金属的大范围快速检测。

在所述外壳体9的外部的顶部设置有助推装置10，所述助推装置10用 于为所述外壳体9提供向前或向后的推力。助推装置10配合滚轮可以提高 信号采集过程的平稳性。

在所述外壳体9的侧壁上安装有引线接头6；所述引线接头6与所述激 励线圈1的两端以及每个所述检测线圈组的导线的两端连接，用于为所述激 励模块以及每个所述检测线圈组提供电源接口。作为一种具体实施例，引线 接头6为19芯圆形引线接头，检测线圈组的数量为8个。每个检测线圈组 引出两个接线端(共16个接线端)与19芯圆形引线接头中的16个线芯连 接。所述激励模块引出的两个接线端与剩余3个线芯中的两个线芯连接，剩余一个线芯为备用线芯。

在所述外壳体9内部的底部设置有粘合层7；所述粘合层7用于将所述 激励磁轭2的两端、所述磁屏蔽罩5的底部以及所述检测线圈阵列固定在所 述外壳体9的底部。

在所述外壳体9外部的底部设置有耐磨层8；所述耐磨层8用于避免所 述外壳体9的底部与待检测金属之间的摩擦。

所述磁屏蔽罩5的材质为导磁材质。所述磁屏蔽罩5的导磁性能高于所 述激励磁轭2的导磁性能。

图2为本发明本发明金属缺陷检测传感器实施例的检测线圈组的结构 图。

参见图2，每个检测线圈组包括两个检测线圈。两个检测线圈采用串联 正接的连接方式。即两个检测线圈采用相反的绕线方向，并分别在两个检测 线圈内放入磁芯，然后将两个检测线圈同一方向的端部用导线连接。例如图 2给出了一种具体连接方式，两个检测线圈的上端用导线连接，两个检测线 圈的下端分别使用一根导线引出，引出的导线连接到19芯圆形引线接头。 假如图2中A端和B端分别为电流输入和输出端，根据右手螺旋定则可知， 两个检测线圈的上端均为N极，下端均为S极。

本发明的金属缺陷检测传感器能够产生以下技术效果：

本发明采用圆弧型磁芯作为激励磁轭，相较于U型磁芯，与待检测金属 直接耦合的效果更好；激励模块的磁轭的材质选用硬磁材质时，当与待检测 金属直接耦合后，待检测金属中会存在剩磁过大的问题，因此本发明激励模 块的磁轭的材质选用软磁材料，当与待检测金属直接耦合后，待检测金属中 剩磁小，不会产生剩磁过大对后续使用带来的影响；本发明采用多个检测线 圈组进行检测，检测覆盖面积大，检测效率高，能够有效避免漏检；本发明 借助助推装置与滚轮配合检测，对待检测金属表面的工况要求较低，大大减 弱了因金属表面的工况对检测信号的影响，有效提高了信噪比，使缺陷检测 灵敏度大大提高；本发明采用的激励频率为低频信号，可以获取待检测金属 表面及内部检测信号，相较于高频激励信号，穿透深度大大增加；本发明的 传感器对铁磁性材料(CRMO钢、碳钢)，非铁磁性材料(不锈钢)均可进 行检测，相较于常规电磁检测技术检测对象更全面。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领 域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会 有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种金属缺陷检测传感器，其特征在于，包括：外壳体、激励模块、磁屏蔽罩和检测线圈阵列；

所述激励模块、所述磁屏蔽罩和所述检测线圈阵列均位于所述外壳体内；所述磁屏蔽罩罩在所述检测线圈阵列外，所述激励模块位于所述磁屏蔽罩外；所述磁屏蔽罩的底部、所述激励模块的两端以及所述检测线圈阵列均固定在所述外壳体的底部；

所述检测线圈阵列包括多个检测线圈组，多个所述检测线圈组等间距平行排列；每个所述检测线圈组包括两个检测线圈，每个所述检测线圈组的两个检测线圈通过导线串联，每个所述检测线圈组的两个检测线圈平行排列且磁极方向相同。

2.根据权利要求1所述的金属缺陷检测传感器，其特征在于，所述激励模块的形状为圆弧形。

3.根据权利要求2所述的金属缺陷检测传感器，其特征在于，所述激励模块包括激励磁轭和激励线圈；所述激励磁轭为圆弧形，所述激励磁轭的两端固定在所述外壳体的底部；所述激励线圈均匀绕在所述激励磁轭上。

4.根据权利要求3所述的金属缺陷检测传感器，其特征在于，所述激励磁轭的材质为软磁材料。

5.根据权利要求1所述的金属缺陷检测传感器，其特征在于，在所述外壳体的外部的底部设置有滚轮，所述滚轮用于通过滚动带动所述外壳体运动。

6.根据权利要求5所述的金属缺陷检测传感器，其特征在于，在所述外壳体的外部的顶部设置有助推装置，所述助推装置用于为所述外壳体提供向前或向后的推力。

7.根据权利要求3所述的金属缺陷检测传感器，其特征在于，在所述外壳体的侧壁上安装有引线接头；所述引线接头与所述激励线圈的两端以及每个所述检测线圈组的导线的两端连接，用于为所述激励模块以及每个所述检测线圈组提供电源接口。

8.根据权利要求3所述的金属缺陷检测传感器，其特征在于，在所述外壳体内部的底部设置有粘合层；所述粘合层用于将所述激励磁轭的两端、所述磁屏蔽罩的底部以及所述检测线圈阵列固定在所述外壳体的底部。

9.根据权利要求1所述的金属缺陷检测传感器，其特征在于，在所述外壳体外部的底部设置有耐磨层；所述耐磨层用于避免所述外壳体的底部与待检测金属之间的摩擦。

10.根据权利要求3所述的金属缺陷检测传感器，其特征在于，所述磁屏蔽罩的导磁性能高于所述激励磁轭的导磁性能。