CN112414337A - 一种外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超声检测技术领域，具体涉及一种外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头。包括激励装置、线圈和环形阵列磁化单元，所述激励装置用于激励线圈，所述环形阵列磁化单元用于产生沿管道径向磁化的磁场，所述线圈为圆环状结构，所述线圈穿设于待测金属管道上，且与所述待测金属管道同轴设置，所述环形阵列磁化单元包括若干个磁化单元，若干个所述磁化单元沿圆周方向环绕设置在所述线圈外侧且所述磁化单元与线圈之间设有间隙。在量化缺陷的同时，提高了检测效率。结构简单，检测效率高，具有通道数少，以单一探头同时测量金属管道多点厚度值的特点，可广泛应用于金属管道壁厚测量及腐蚀检测。
Description
技术领域
本发明涉及超声检测技术领域，具体涉及一种外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头。
背景技术
电磁超声检测技术，因其具有无需耦合剂、耐高温、结构简单等优势，在无损检测领域得到广泛应用。在管道腐蚀检测领域，常用的电磁超声探头采用跑道线圈、方形线圈等，对试件单点进行检测，检测效率低，且容易漏检。新兴的电磁超声导波技术能够实现长距离和大范围的缺陷检测，在管道检测和监测当中被广泛应用，但是对缺陷的量化不够准确且具有较大的检测盲区。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头，其能实现缺陷量化，无检测盲区，且检测效率高。
本发明技术方案为：包括激励装置、线圈和环形阵列磁化单元，所述激励装置用于激励线圈，所述环形阵列磁化单元用于产生沿管道径向磁化的磁场，所述线圈为圆环状结构，所述线圈穿设于待测金属管道上，且与所述待测金属管道同轴设置，所述环形阵列磁化单元包括若干个磁化单元，若干个所述磁化单元沿圆周方向环绕设置在所述线圈外侧且所述磁化单元与线圈之间设有间隙。
较为优选的，若干个所述磁化单元设置在所述待测金属管道不同壁厚处。
较为优选的，所述线圈由单根铜线绕制成螺线管结构。
较为优选的，所述线圈外径与待测金属管道外径的差值为1～3mm。
较为优选的，所述磁化单元为永磁铁或电磁铁。
本发明的有益效果为：采用外穿式线圈环绕金属管道，以及多个磁化单元以环形阵列的方式分布在管道同一圆周不同部位，并均置于线圈上方，达到使用单一探头线圈测量管道周向上多点厚度值的目的。在量化缺陷的同时，提高了检测效率。结构简单，检测效率高，具有通道数少，以单一探头同时测量金属管道多点厚度值的特点，可广泛应用于金属管道壁厚测量及腐蚀检测。
附图说明
图1为本发明具有单一磁化单元的外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头结构示意图；
图2为图1的试验波形图；
图3为本发明具有多个磁化单元的外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头结构示意图；
图4为图3的试验波形图。
图中：1-待测金属管道，2-线圈，3-环形阵列磁化单元，4-磁化单元，5-超声波。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明一种外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头包括激励装置、线圈2和环形阵列磁化单元3。激励装置用于激励线圈2，环形阵列磁化单元3用于产生沿管道径向磁化的磁场，线圈2为圆环状结构，线圈2穿设于待测金属管道1上，且与待测金属管道1同轴设置，环形阵列磁化单元3包括若干个磁化单元4，若干个磁化单元4沿圆周方向环绕设置在线圈2外侧且磁化单元4与线圈2之间设有间隙。环形阵列磁化单元3中的磁化单元4可以是永磁铁或者电磁铁。线圈2由单根铜线绕制成螺线管结构，也可以是采用柔性电路板制作成跑道结构。前者线圈安装方式采用从管道端头套入，后者线圈安装方式可以直接弯曲包裹在管道外。线圈2外径比待测金属管道1外径大1～3mm，以方便实现电磁超声测厚探头能够从金属管道外穿过。
实施例一
如图2所示，首先将线圈2穿过待测金属管道1，并在线圈2中通入激励电流。本实施例中的铝管壁厚变化有两处，一处壁厚值为5mm，另一处壁厚值为7mm，在线圈外对应7mm壁厚处放置一个磁化单元4。从而，在磁化单元4下方的管道中会产生沿径向传播的超声波，该超声波波型为横波。超声波在试件中传播并遇到管道内壁时发生反射，反射回来的超声波与磁化单元4提供的磁场作用产生感生电动势，并被线圈2接收到后形成脉冲反射信号。由于超声波会在管道内、外壁之间往复传播多次直至衰减为零，因此线圈2可以采集到多次反射回波信号。通过测量相邻两个反射回波信号之间的时间间隔t，便可以获取管道测试点的厚度d＝v*t/2。其中，v为超声波在管道内的横波传播声速。
如图3所示，为测量金属管道多点厚度值，该环形阵列磁化单元3中的磁化单元4设置在待测金属管道1不同壁厚处，如分别设置在5mm厚度和7mm厚度处。从而，在每个磁化单元下方的管道中均会产生沿径向传播的超声波，根据实施例1中的方法可以计算出管道测试点的厚度值。由于两个磁化单元分布在管道圆周不同位置，因此可以获得不同位置处的管道壁厚值。
实施例二
如图4所示，为铝管5mm和7mm两处壁厚对应的检测信号图，超声波在7mm壁厚处往复反射形成多次反射回波，在图中标注为b1,b2,b3,b4,b5。超声波在5mm壁厚处往复反射形成多次反射回波，在图中标注为a1,a2,a3,a4,a5。由于两处壁厚的部分反射回波重叠在一起，在图中用两个回波的和来表示，如a2+b1等。
通过上述两个实施例，表明了本发明提出的电磁超声测厚探头可测量非均匀壁厚金属管道不同部位的厚度值。如果在管道圆周以环形阵列形式布置多个磁化单位，则可以测量管道上更多点的壁厚值。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (5)
1.一种外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头，其特征在于：包括激励装置、线圈和环形阵列磁化单元，所述激励装置用于激励线圈，所述环形阵列磁化单元用于产生沿管道径向磁化的磁场，所述线圈为圆环状结构，所述线圈穿设于待测金属管道上，且与所述待测金属管道同轴设置，所述环形阵列磁化单元包括若干个磁化单元，若干个所述磁化单元沿圆周方向环绕设置在所述线圈外侧且所述磁化单元与线圈之间设有间隙。
2.根据权利要求1所述的外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头，其特征在于：若干个所述磁化单元设置在所述待测金属管道不同壁厚处。
3.根据权利要求1所述的外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头，其特征在于：所述线圈由单根铜线绕制成螺线管结构。
4.根据权利要求3所述的外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头，其特征在于：所述线圈外径与待测金属管道外径的差值为1～3mm。
5.根据权利要求1所述的外穿过式环形阵列电磁超声测厚探头，其特征在于：所述磁化单元为永磁铁或电磁铁。
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