CN110793429B - 一种一体化管道变形内检测复合探头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化管道变形内检测复合探头，包括脉冲涡流检测模块和磁旋转编码检测模块，其特征在于：所述脉冲涡流检测模块的上部设有脉冲涡流变形传感器，且脉冲涡流变形传感器的下部连接有涡流检测单元壳体，所述脉冲涡流变形传感器的上部设有复合磁场检测单元，所述磁旋转编码检测模块的上部设有磁旋转编码检测单元保护壳，所述磁旋转编码检测单元保护壳内部设有磁旋转结构，所述磁旋转结构一端部安装有径向磁铁，所述磁旋转编码检测单元保护壳内侧设有霍尔芯片，本发明在探头保护壳的上增加两个对称分布的磁性检测元件，基于脉冲涡流检测的原理增加管道检测的周向精度，实现管道变形轮廓的三维重构，并提高检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及管道变形检测技术领域，具体是一种一体化管道变形内检测复合探头。
背景技术
很多管道都均埋藏在地下，时间过长由于地质条件变化以及管道腐蚀等因素的影响，会使管道发生变形、弯曲移位以及腐蚀等缺陷，这些缺陷积累到一定程度时就会引起管道破裂，导致事故的发生，并危害公众财产和生命安全，因此需要使用管道检测设备进行定期对管道内部进行检测作业，以便可以保证管道可以安全运行，能够及时准确地发现管道中存在的问题，延长管道的使用寿命，传统的检测探头测量精度比较低，并且只能检测管道变形最大形变量，无法检测到最大变形附近的管道变形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化管道变形内检测复合探头，以解决传统检测探头测量精度比较低，并且只能检测管道变形最大形变量，无法检测到最大变形附近的管道变形的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种一体化管道变形内检测复合探头，包括脉冲涡流检测模块和磁旋转编码检测模块，其特征在于：所述脉冲涡流检测模块的上部设有脉冲涡流变形传感器，且脉冲涡流变形传感器的下部连接有涡流检测单元壳体，所述脉冲涡流变形传感器的上部设有复合磁场检测单元，所述涡流检测单元壳体的一端固定连接有连接架，且连接架的另一端与夹持机构相连接，所述夹持机构的下侧连接有四杆机构，所述磁旋转编码检测模块的上部设有磁旋转编码检测单元保护壳，所述磁旋转编码检测单元保护壳内部设有磁旋转结构，所述磁旋转结构一端部安装有径向磁铁，所述磁旋转编码检测单元保护壳内侧设有霍尔芯片，所述磁旋转编码检测单元保护壳的下部与底座相连接。
优选的，所述脉冲涡流变形传感器由TMR2503磁通隧道式芯片、放大电路和滤波电路组成，且脉冲涡流变形传感器的下部设有两个激励线圈由漆包线缠绕而成，利用脉冲涡流变形传感器检测磁场强度的大小，并通过脉冲激励电压产生磁场，被测管道产生涡流场。
优选的，所述四杆机构的端部连接有转动轴，可以使四杆机构、夹持机构和涡流变形传感器底座形成平行四边形机构。
优选的，所述底座可以与内检测器刚性骨架相连接，可以提高检测探头整体的稳定性。
优选的，所述霍尔芯片的型号为AS5145芯片，且霍尔芯片通过磁旋转结构与四杆机构的一端相连接，霍尔芯片具有精度高、体积小和非接触式检测的特点，在霍尔芯片的正上方一定高度放置个径向充磁的圆柱磁铁。当磁铁绕轴心转动时，霍尔芯片可以检测出相应的转角并将信号传递到管道内检测器的数据存储系统，达到检测管道最大形变量的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用脉冲涡流变形传感器和涡流变形传感器底座，并基于磁旋转编码检测技术和涡流测距原理，应用于管道形变量的检测，增加管道周向检测的有效信息，提高检测精度，通过四杆机构可以保持脉冲涡流变形传感器和涡流变形传感器底座时刻保持水平，管道变形检测器在探头保护壳的上增加两个对称分布的磁性检测元件，基于脉冲涡流检测的原理增加管道检测的周向精度，实现管道变形轮廓的三维重构。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明主视结构示意图。
图3为本发明仰视结构示意图。
图4为本发明磁旋转结构结构示意图。
图中：1-脉冲涡流变形传感器、2-涡流检测单元壳体、3-夹持机构、4-四杆机构、5-霍尔芯片、6-底座、7-复合磁场检测单元、8-连接架、9-径向磁铁、10-磁旋转结构、11-磁旋转编码检测单元保护壳。
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。
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种一体化管道变形内检测复合探头，包括脉冲涡流检测模块和磁旋转编码检测模块，所述脉冲涡流检测模块的上部设有脉冲涡流变形传感器1，脉冲涡流变形传感器1可以检测复合磁场强度大小，且脉冲涡流变形传感器1的下部连接有涡流传感器外壳2，涡流传感器外壳2为激励线圈和脉冲涡流变形传感器提供机械支撑结构，所述脉冲涡流变形传感器1的上部设有复合磁场检测单元7，复合磁场检测单元7可以放置激励信号和磁性检测元件，所述涡流传感器外壳2的一端固定连接有连接架8，能提高检测探头的稳定性，且连接架8的另一端与夹持机构3相连接，夹持机构3可以连接四杆机构和探头，所述夹持机构3的下侧连接有四杆机构4，四杆机构4可以保持检测探头保护壳时刻与底座水平，并提高电涡流检测变形的精度，所述磁旋转编码检测模块的上部设有磁旋转编码检测单元保护壳11，磁旋转编码检测单元保护壳11具有存放磁旋转编码芯片的作用，所述磁旋转编码检测单元保护壳11内部设有磁旋转结构10，所述磁旋转结构10一端部安装有径向磁铁9，所述磁旋转编码检测单元保护壳11内侧设有霍尔芯片5，霍尔芯片5可以检测径向磁铁9的转动角度，来检测管道的最大形变量，所述磁旋转编码检测单元保护壳11的下部与底座6相连接，底座6可以为整个探头提供机械支撑结构。
所述脉冲涡流变形传感器1由TMR2503磁通隧道式芯片、放大电路和滤波电路组成，且脉冲涡流变形传感器1的下部设有两个激励线圈由漆包线缠绕而成，利用脉冲涡流变形传感器1检测磁场强度的大小，并通过脉冲激励电压产生磁场，被测管道产生涡流场。
所述四杆机构4的端部连接有转动轴，可以使四杆机构4、夹持机构3和涡流变形传感器底座6形成平行四边形机构。
所述底座6可以与内检测器刚性骨架相连接，可以提高检测探头整体的稳定性。
所述霍尔芯片5的型号为AS5145芯片，且霍尔芯片5通过磁旋转结构10与四杆机构4的一端相连接，霍尔芯片5具有精度高、体积小和非接触式检测的特点，在霍尔芯片5的正上方一定高度放置个径向充磁的圆柱磁铁。当磁铁绕轴心转动时，霍尔芯片5可以检测出相应的转角并将信号传递到管道内检测器的数据存储系统，达到检测管道最大形变量的目的。
本发明管道变形检测探头的变形检测主要包含磁旋转编码器和涡流检测探头，通过脉冲涡流变形传感器1与涡流变形传感器底座6之间的角度变化来检测变形管道最大变形处的形变量，由于磁敏感元件尺寸很小，在管道的周向可以增加检测点的数量，从而提高管道内变形的检测精度，同时探头保护壳7的上部放置激励线圈和检测元件，通过感应复合磁场强度变化引起芯片输出电压的变化标定管道形变的信息，利用脉冲涡流变形传感器1通过脉冲激励电压产生一次磁场，被测管道产生涡流场，涡流场产生二次磁场，当管道存在形变时，涡流场改变，复合磁场随值改变，霍尔芯片5检测复合磁场的变化，当管道发生形变时，激励线圈与管道的距离发生变化，霍尔芯片5通过检测复合磁场的变化情况来标定管道的形变信息，达到管道变形检测的目的，磁旋转编码机构外壳5中的磁旋转编码检测芯片记录由于管道变形引起的四杆机构角度变化从而使检测芯片的输出电压发生变化，后期数据处理通过电压值的变化标定管道的形变量大小，可以保证管道的检测精度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (3)
1.一种一体化管道变形内检测复合探头，包括脉冲涡流检测模块和磁旋转编码检测模块，其特征在于：所述脉冲涡流检测模块的上部设有脉冲涡流变形传感器（1），且脉冲涡流变形传感器（1）的下部连接有涡流检测单元壳体（2），所述脉冲涡流变形传感器（1）的上部设有复合磁场检测单元（7），所述涡流检测单元壳体（2）的一端固定连接有连接架（8），且连接架（8）的另一端与夹持机构（3）相连接，所述夹持机构（3）的下侧连接有四杆机构（4），所述磁旋转编码检测模块的上部设有磁旋转编码检测单元保护壳（11），所述磁旋转编码检测单元保护壳（11）内部设有磁旋转结构（10），所述磁旋转结构（10）一端部安装有径向磁铁（9），所述磁旋转编码检测单元保护壳（11）内侧设有霍尔芯片（5），所述磁旋转编码检测单元保护壳（11）的下部与底座（6）相连接，所述脉冲涡流变形传感器（1）由TMR2503磁通隧道式芯片、放大电路和滤波电路组成，且脉冲涡流变形传感器（1）的下部设有两个激励线圈由漆包线缠绕而成，所述四杆机构（4）的端部连接有转动轴。
2.根据权利要求1所述的一种一体化管道变形内检测复合探头，其特征在于：所述底座（6）可以与内检测器刚性骨架相连接。
3.根据权利要求1所述的一种一体化管道变形内检测复合探头，其特征在于：所述霍尔芯片（5）的型号为AS5145芯片，且霍尔芯片（5）通过磁旋转结构（10）与四杆机构（4）的一端相连接。
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