CN112345629A - 一种新型h结构脉冲涡流聚焦探头 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头，包括，激励线圈一、二、三、四、五，检出线圈，H型磁轭，其中激励线圈一和激励线圈二缠绕在H磁轭腿上、激励线圈三和激励线圈四缠绕在磁轭另一个腿上，横梁磁轭上缠绕激励线圈五，激励线圈一和激励线圈二、激励线圈三和激励线圈四采用反向串联方式，通过双H型磁轭将磁引聚到横梁位置处，而位于横梁处激励线圈五也会形成磁场，在横梁处磁场磁场叠加形成聚焦。检出线圈拾取信号来精准检测包覆层管道缺陷。本发明具有以下优点，第一、该聚焦探头能够准确、迅速的判断出包覆层管道的缺陷位置，第二、在管道检修情况下,不需要停机可对管道检测,大大节省了成本。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲涡流技术领域，特别涉及一种脉冲涡流探头结构。
背景技术
包覆层下的金属压力管道被广泛用于化工、石油、燃气等行业，其内部通常是高温、高压、腐蚀的工作环境，易造成管道出现裂纹、腐蚀开裂、穿孔等缺陷，威胁工业的生产安全，因此针对包覆层管道下缺陷检测对产业稳定发展至关重要，目前包覆层下管道缺陷检测定位通常是停机人工拆除包覆层后进行，检测成本高。
近年来，无损检测方法在带包覆层压力管道检测中广泛运用。其中，常规涡流检测方式如漏磁检测、单频远场涡流检测等，均频谱单一、携带频域信息少，而脉冲涡流作为新兴的无损检测技术，采用一定占空比的方波激励通入激励线圈，因为方波中含有丰富的频率成分，检出信号中包含更多关于试件缺陷信息，其检测穿透力强、范围广、能力强、速度快。
要解决大提离下包覆层的管道缺陷检测检测问题，关键在于解决不受提离变化影响。因此从脉冲涡流探头聚焦入手，设计聚焦探头解决大提离下管道的缺陷检测。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明要解决的技术问题是：本发明一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头，既满足大提离下对带包覆层管道缺陷进行检测，也可检测带包覆层管道测厚和焊缝定位，并具有较高的检测速度、检测精度以及较大的检测范围。
本发明提供的一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头包括激励线圈一1、激励线圈二2、激励线圈三3、激励线圈四4、激励线圈五5、H型磁轭骨架6、检出线圈7。
激励线圈1、2、3、4、5为漆包铜线圆形空心线圈，线经0.3mm，高30mm，500 匝；检出线圈为漆包铜线矩形线圈，线经0.1mm，高30mm，1500匝。
激励线圈一1和激励线圈二2缠绕H型磁轭7腿上，采用双线圈反向激励，即绕制线圈方向相反。激励线圈三3和激励线圈四4缠绕在磁轭6另一个腿上，采用双线圈反向激励，即绕制线圈方向相反，线圈五5缠绕在磁轭6横梁上。采用双线圈反向激励原理产生叠加磁场以及磁轭导磁聚焦，可以实现大提离对带包覆层管道缺陷检测。
4个激励线圈1、2、3、4两两缠绕在磁轭6上相差90°，分布于检出线圈7内圆周，激励线圈一1、激励线圈二2和激励线圈三3、激励线圈四4各构成一组激励结构，即每个联动结构探头含有2组激励线圈组。
H型磁轭为钕磁铁材料制成，目的为了实现导磁聚磁，加强聚焦效应。
整个H型脉冲涡流聚焦探头设计能更好贴合带包覆层管道，在检测时稳定，不晃动，检测结果更加准确，
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)激励线圈对称分布，受到空气间隙、热耦合、外部噪声等干扰均相同，同时也可进一步消除提离效应的影响。所以H结构聚焦探头具有更高的信噪比和抗干扰能力，灵敏度非常高。
(2)新型H结构聚焦探头垂直分布方式克服了常规检测时普通传统线圈探头对缺陷方向的依赖性，实现二维平面纵横两个方向上的高精度检测，准确识焊缝位置。
(3)综上所述，新型H结构脉冲涡流聚焦探头不仅提高了包覆层下管道缺陷检测定位,还能实现对带包覆层管道焊缝准确识别以及管道测厚,具有广泛的工程应用价值。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分。在附图中：
图1为本发明一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头整体结构示意图；
图2为本发明一种新型H结构聚焦探头的局部剖视图；
图3为本发明一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头俯视图；
图中：1-激励线圈一；2-激励线圈二；3-激励线圈三；4-激励线圈四；5-激励线圈五；6-H结构磁轭骨架；7-检出线圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头，包括激励线圈一1、激励线圈二2、激励线圈三3、激励线圈四4、激励线圈五5、H型磁轭骨架6、检出线圈 7。
所述的激励线圈一1和激励线圈二2由直径3mm的漆包线缠绕而成，激励线圈一1和激励线圈二2缠绕方向不同且是串联方式，为减小线圈之间的自感效应和互感效应，每缠绕一层需要涂胶隔离。匝数500匝，数量2个。
所述激励线圈三3和激励线圈四4由直径3mm的漆包线缠绕而成，线圈三3和线圈四4缠绕方向不同是串联方式，为减小线圈之间的自感效应和互感效应，每缠绕一层需要涂胶隔离。匝数500匝，数量2个。
激励线圈一1和激励线圈二2缠绕在H型磁轭腿上6，激励线圈三3和激励线圈四4缠绕在另一个H型磁轭腿上6，激励线圈五5缠绕在横梁上。
检出线圈7由直径1mm的漆包线缠绕而成，匝数1500匝。将缠绕制作好的激励线圈和H型磁轭放置在检出线圈内圆。
激励源为脉冲涡流激励，电压2V、频率2Hz、占空比50％，上升沿和下降沿时间 100μs。
激励线圈1、2、3、4、5通入脉冲源，H型磁轭6腿上的激励线圈会产生初生磁场。
当初生磁场接近试件，试件表面产生沿纵向方向呈指数型衰减的感应电流(涡流)，变化的感应涡流又会产生与初生磁场成反向作用的次生磁场。
H型磁轭线圈产生的次生磁场会实现叠进一步加强聚焦效果。对空间电磁场实现两次强聚焦，使磁场聚集在很小的区域，可以有效的定位带包覆层的管道缺陷检测。
当被测试件的性质发生变化，比如缺陷、电导率、磁导率等，会导致被测试件中感应涡流密度发生变化。
检测线圈拾取变化的涡流，并将变化涡流信息传递到外界数据处理设备，通过对数据处理，可以对大提离下脉冲涡流聚焦实现缺陷检测定位。
H型磁轭探头减少检测信号的干扰，对检测信号有过滤作用，提高信号质量，进一步获得有效的检测数据提高检测灵敏度。
以上所述仅为本发明详细说明，但本发明并不用以限制于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同、替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头，其特征在于：包括激励线圈一(1)、激励线圈二(2)、激励线圈三(3)、激励线圈四(4)、激励线圈五(5)，H型磁轭骨架(6), 检出线圈(7)；所述激励线圈一(1)和激励线圈二(2)缠绕H型磁轭腿上，激励线圈三(3)和激励线圈四(4)缠绕在磁轭另一个腿上，激励线圈五(5)缠绕在横梁上,H型磁轭骨架放置在检出线圈(7)内圆。
2.根据权利要求1所述的一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头，其特征在于：所述H型骨架为钕磁铁材料制成可实现导磁聚磁，H型骨架横截面外周呈方形能够使缠绕后的激励线圈呈方形，相对于圆柱型线圈磁感应强度更强，穿透力更强，能够提高脉冲涡流检测线圈适用范围；具有适用范围广、检测精度高等优点。
3.根据权利要求1所述的一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头，其特征在于：所述激励线圈(1)(2)(3)(4)两两相差90°，且缠绕在H磁轭骨架腿上(6)，分布于检出线圈(7)内圆周，激励线圈一(1)和励线圈二(2)、激励线圈三(3)和激励线圈四(4)构成一组激励结构，即每个双动结构探头含有2组激励线圈组，励线圈五(5)为单独激励。
4.根据权利要求1所述的一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头，其特征在于：所述5个激励线圈(1)(2)(3)(4)(5)分别缠绕在十字交叉磁轭上(6)，当激励线圈通入脉冲涡流激励源时，H型磁轭(6)可以实现聚磁达到聚焦效果。
5.根据权利要求1所述的一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头，其特征在于：线圈一(1)和线圈二(2)、线圈三(3)和线圈四(4)采用反向串联，根据法拉第电磁感应定律和电涡流效应等理论，激励线圈(1)(2)(3)(4)(5)通入一定占空比激励方波信号，激励线圈周围产生初生磁场，初生磁场接近试件，试件表面产生沿纵向方向呈指数型衰减的感应电流(涡流)，变化的感应涡流又会产生与初生磁场成反向作用的次生磁场，当被测试件的性质发生变化，比如缺陷、电导率、磁导率等，会导致被测试件中感应涡流密度发生变化，进而利用涡流变化表征试件缺陷信息。
6.根据权利要求1所述的一种新型H结构脉冲涡流聚焦探头，其特征在于：所述的脉冲涡流检测所采用的激励信号为脉冲信号，包含多频率成分的信号，进而利用涡流变化精确定位带包覆层管道的缺陷位置信息，可实现对带包覆层压力管道缺陷检测、焊缝定位、测厚等等。
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