CN114047251A - 小管径螺旋管无缆检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种小管径螺旋管无缆检测方法和装置，属于无损检测技术领域，其中，小管径螺旋管无缆检测方法包括：通过根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数；将检测装置放入螺旋管的一端，通过驱动装置驱动检测装置在螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过螺旋管；检测装置在螺旋管内行进的同时检测并存储螺旋管的检测数据；通过上位机读取检测装置存储的检测数据来确定螺旋管内每一个缺陷对应的缺陷信息。采用上述方案的本申请通过驱动装置驱动检测装置在管道内移动从而完成螺旋管的涡流检测，解决了带缆涡流内检测方法在小管径螺旋管检测中通过性差的问题，同时可以在线完成检测和记录，检测过程操作方便。

Description

小管径螺旋管无缆检测方法和装置

技术领域

本申请涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种小管径螺旋管无缆检测方法和装置。

背景技术

换热器是石油、化工、电力等领域广泛应用的能量交换装置，换热管是换热器的核心部件，由于换热管长期处于高温、高压或腐蚀性环境中，容易产生凹坑、裂缝等缺陷，需要定期对换热管进行检测；目前常用的检测方法是带缆涡流内检测方法，该方法采用电缆推动涡流检测探头从管道中穿过，探头的检测信号通过连接线缆与外置的信号处理、采集、记录电路相连来完成换热管的管道检测。

螺旋管是一种特殊形式的换热管，具有换热系数大、结构紧凑的优点，但是其结构复杂，检测难度较大，在小管径螺旋管检测的过程中，涡流检测探头连接到外部的线缆受到的摩擦力较大，会出现电缆和管道自锁无法穿过螺旋管管道的情况，因此，带缆涡流内检测方法无法满足长距离小管径螺旋管的检测。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种小管径螺旋管无缆检测方法，以解决带缆涡流内检测方法在小管径螺旋管检测中通过性差的技术问题。

本申请的第二个目的在于提出一种小管径螺旋管无缆检测装置。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出的一种小管径螺旋管无缆检测方法，包括：

根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数；

将检测装置放入螺旋管的一端，通过驱动装置驱动所述检测装置在所述螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过所述螺旋管；

所述检测装置在所述螺旋管内行进的同时检测并存储所述螺旋管的检测数据；

通过上位机读取所述检测装置存储的检测数据来确定所述螺旋管内每一个缺陷对应的缺陷信息。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数，包括：

所述螺旋管的尺寸参数包括换热管的内径、壁厚以及螺旋管的内径；

所述检测装置的尺寸参数包括检测装置内单个模块的填充系数、直径以及长度；

通过下式确定所述单个模块的直径：

其中，d为单个模块的直径，η为单个模块的填充系数，D为换热管的内径；通过下式确定所述单个模块的长度：

其中，L为单个模块的长度，R为螺旋管的内径，T为换热管的壁厚，D为换热管的内径，η为单个模块的填充系数；

所述单个模块的填充系数的范围为0.6≤η≤0.9。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述通过驱动装置驱动所述检测装置在所述螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过所述螺旋管，包括：

所述驱动装置为水泵或者气泵，所述检测装置内部包括调速阀；

根据所述驱动装置以及调速阀控制所述检测速度。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述通过上位机读取所述检测装置存储的检测数据确定所述螺旋管内每一个缺陷对应的缺陷数据，包括：

所述检测数据包括缺陷信号数据以及位置信号数据，所述缺陷数据包括缺陷位置信息以及缺陷尺寸信息；

所述上位机根据所述缺陷信号数据确定每一个缺陷对应的缺陷尺寸信息，根据所述位置信号数据确定每一个缺陷对应的缺陷位置信息。

综上，本申请第一方面实施例提出的方法，通过根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数；将检测装置放入螺旋管的一端，通过驱动装置驱动所述检测装置在所述螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过所述螺旋管；所述检测装置在所述螺旋管内行进的同时检测并存储所述螺旋管的检测数据；通过上位机读取所述检测装置存储的检测数据来确定所述螺旋管内每一个缺陷对应的缺陷信息。本申请通过驱动装置驱动检测装置在管道内移动从而完成螺旋管的涡流检测，解决了带缆涡流内检测方法在小管径螺旋管检测中通过性差的问题，同时可以在线完成检测和记录，检测过程操作方便。

为达到上述目的，本申请第二方面实施例提出的一种小管径螺旋管无缆检测装置，包括：

电源模块，用于给所述检测装置供电；

计步模块，通过使用定位装置来确定所述检测装置的位置信号数据；

涡流检测模块，用于通过检测涡流检测模块的输出电压信号来确定所述螺旋管的缺陷信号数据；

控制模块，用于获取并存储所述位置信号数据以及所述缺陷信号数据，并将所述位置信号数据以及所述缺陷信号数据上传至上位机，还用于给所述涡流检测模块提供正弦放大信号；

所述电源模块与所述计步模块、所述控制模块、所述涡流检测模块依次通过线缆进行通信连接。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述电源模块包括：

电池模块，通过线缆连接电压转换模块，通过采用3.7V锂电池向电压转换模块提供3.7V的电压信号；

电压转换模块，将电池模块提供的3.7V电压信号转换为±5V的电压信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述控制模块包括：

采样模块，所述采样模块的输入端连接所述涡流检测模块的输出端，用于对涡流检测模块进行AD采集从而获取所述缺陷信号数据；

单片机模块，所述单片机模块的输入端连接所述计步模块的输出端，用于获取所述位置信号数据，所述单片机模块的输出端连接信号发生模块的输入端，用于控制信号发生模块输出正弦信号；

信号发生模块，所述信号发生模块的输出端连接所述激励模块的输入端，用于给所述激励模块提供正弦信号；

激励模块，所述激励模块的输出端连接所述涡流检测模块的输入端，用于将信号发生模块输入的正弦信号放大为正弦放大信号，并将所述正弦放大信号输入至所述涡流检测模块。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述计步模块包括支架、支撑杆、计步轮、弹簧、磁铁、磁编码器；

所述支架位于所述计步模块的中心位置，沿所述支架的中心轴所在的圆周均匀分布至少三个凹槽，在每一个凹槽中安装一个支撑杆以及一个弹簧，所述支撑杆的一端连接凹槽底部，支撑杆的另一端连接计步轮，所述弹簧的一端连接凹槽底部，弹簧的另一端连接所述支撑杆的中间部位，所述支撑杆通过所述弹簧来支撑所述计步轮，使得所述计步轮紧贴所述螺旋管的管壁；

在其中一个凹槽中设置磁铁以及磁编码器，所述磁编码器位于所述凹槽侧壁，所述磁铁安装于所述计步轮靠近所述磁编码器的一侧，所述计步轮通过轴带动所述磁铁旋转，所述磁编码器通过所述磁铁旋转确定所述计步轮转过的角度。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述涡流检测模块包括：

涡流检测探头，包括中空的探头支架、第一检测线圈、第二检测线圈以及调速阀，所述第一检测线圈以及第二检测线圈根据所述控制模块提供的正弦放大信号确定涡流检测探头的输出电压信号，当涡流检测探头经过螺旋管的缺陷时，涡流检测探头的输出电压信号发生变化从而产生第一缺陷信号；所述调速阀为四瓣对称地安装在探头支架上的由软体材料制成的柔性板，根据调速阀的开合状态控制检测装置的检测速度；

信号处理模块，所述信号处理模块的输入端通过线缆连接涡流检测探头的输出端，所述信号处理模块的输出端通过线缆连接所述控制模块，用于根据涡流检测探头获取的第一缺陷信号确定螺旋管的缺陷信号数据。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述信号处理模块包括：

交流电桥电路，通过线缆连接所述涡流检测探头的输出端，用于将所述第一缺陷信号转换为第二缺陷信号；

一级放大电路，所述一级放大电路的输入端连接所述交流电桥电路的输出端，用于将所述第二缺陷信号进行放大得到放大后的第二缺陷信号；

相敏检波电路，所述相敏检波电路的输入端连接所述一级放大电路的输出端，用于将放大后的第二缺陷信号进行相敏检波得到相位差为90°的第三缺陷信号以及第四缺陷信号；

滤波电路，所述滤波电路的输入端连接所述相敏检波电路的输出端，用于将第三缺陷信号以及第四缺陷信号进行带通滤波得到滤波后的第三缺陷信号以及滤波后的第四缺陷信号；

二级放大电路，所述二级放大电路的输入端连接所述滤波电路的输出端，用于将滤波后的第三缺陷信号以及滤波后的第四缺陷信号进行放大得到螺旋管的缺陷信号数据。

综上，本申请第二方面实施例提出的装置，通过电源模块给所述检测装置供电；计步模块通过使用定位装置来确定所述检测装置的位置信号数据；涡流检测模块通过检测涡流检测模块的输出电压信号来确定所述螺旋管的缺陷信号数据；控制模块获取并存储所述位置信号数据以及所述缺陷信号数据，检测装置通过管道后将所述位置信号数据以及所述缺陷信号数据上传至上位机，还用于给所述涡流检测模块提供正弦放大信号；所述电源模块与所述计步模块、所述控制模块、所述涡流检测模块依次通过线缆进行通信连接。本申请无需外接线缆供电和数据传输，避免了带缆检测通过性差的问题，检测装置结构简单，采用分段式模块化结构，既保证了检测装置的通过性，又可满足管道涡流内检测技术对填充系数的要求。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例所提供的一种小管径螺旋管无缆检测方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的检测装置内单个模块尺寸设计说明图；

图3为本申请实施例所提供的一种小管径螺旋管无缆检测方法的检测过程示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种小管径螺旋管无缆检测装置的结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的检测装置内单个模块的结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的计步模块的结构示意图；

图7为本申请实施例所提供的涡流检测探头的结构示意图；

图8为本申请实施例所提供的缺陷信号Ux的波形示意图；

图9为本申请实施例所提供的检测装置原理图；

图10为本申请实施例所提供的检测信号处理流程示意图；

图11为本申请实施例所提供的检测到1mm通孔缺陷时Ux的波形示意图；

图12为本申请实施例所提供的数据存储格式示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

实施例1

图1为本申请实施例所提供的一种小管径螺旋管无缆检测方法的流程图。

如图1所示，本申请实施例提供的一种小管径螺旋管无缆检测方法，包括以下步骤：

步骤110，根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数；

步骤120，将检测装置放入螺旋管的一端，通过驱动装置驱动检测装置在螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过螺旋管；

步骤130，检测装置在螺旋管内行进的同时检测并存储螺旋管的检测数据；

步骤140，通过上位机读取检测装置存储的检测数据来确定螺旋管内每一个缺陷对应的缺陷信息。

需要说明的是，在本申请实施例中，需要保证检测装置与螺旋管的管壁距离较近，同时保证检测装置在穿过螺旋管的管道的过程中受到的阻力较小。

在本申请实施例中，根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数，包括：

螺旋管的尺寸参数包括换热管的内径、壁厚以及螺旋管的内径；

检测装置的尺寸参数包括检测装置内单个模块的填充系数、直径以及长度；通过下式确定单个模块的直径：

其中，d为单个模块的直径，η为单个模块的填充系数，D为换热管的内径；通过下式确定单个模块的长度：

其中，L为单个模块的长度，R为螺旋管的内径，T为换热管的壁厚，D为换热管的内径，η为单个模块的填充系数；

单个模块的填充系数的范围为0.6≤η≤0.9。

具体地，图2为本申请实施例所提供的检测装置内单个模块尺寸设计说明图，其中，D为换热管的内径，d为单个模块的直径，L为单个模块的长度，R为螺旋管的内径，T为换热管的壁厚。

在本申请实施例中，通过驱动装置驱动检测装置在螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过螺旋管，包括：

驱动装置为水泵或者气泵，检测装置内部包括调速阀；

根据驱动装置以及调速阀控制检测速度。

具体地，本申请实施例所提供的一种小管径螺旋管无缆检测方法的检测过程如图3所示，其中，使用水泵向螺旋管内注水来驱动检测装置在螺旋管内移动，使用流速计检测水流流速，通过变频调速装置控制螺旋管中水流速度稳定在设定范围，检测装置在螺旋管内在线完成检测和记录，穿过螺旋管后由回收装置进行回收，通过上位机读取检测装置存储的检测数据，从而实现对小管径螺旋管的涡流检测。

进一步地，探头的检测速度为30-100cm/s，螺旋管中水的流速范围根据检测探头需要的检测速度设定。

进一步地，螺旋管中水的流速范围设定为检测速度的1.1-1.2倍。

在本申请实施例中，通过上位机读取检测装置存储的检测数据确定螺旋管内每一个缺陷对应的缺陷数据，包括：

检测数据包括缺陷信号数据以及位置信号数据，缺陷数据包括缺陷位置信息以及缺陷尺寸信息；

上位机根据缺陷信号数据确定每一个缺陷对应的缺陷尺寸信息，根据位置信号数据确定每一个缺陷对应的缺陷位置信息。

综上，本申请第一方面实施例提出的方法，通过根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数；将检测装置放入螺旋管的一端，通过驱动装置驱动检测装置在螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过螺旋管；检测装置在螺旋管内行进的同时检测并存储螺旋管的检测数据；通过上位机读取检测装置存储的检测数据来确定螺旋管内每一个缺陷对应的缺陷信息。本申请通过驱动装置驱动检测装置在管道内移动从而完成螺旋管的涡流检测，解决了带缆涡流内检测方法在小管径螺旋管检测中通过性差的问题，同时可以在线完成检测和记录，检测过程操作方便。

为了实现上述实施例，本申请还提出一种小管径螺旋管无缆检测装置。

图4为本申请实施例提供的一种小管径螺旋管无缆检测装置的结构示意图。

如图4所示，一种小管径螺旋管无缆检测装置，包括：

电源模块，用于给检测装置供电；

计步模块，通过使用定位装置来确定检测装置的位置信号数据；

涡流检测模块，用于通过检测涡流检测模块的输出电压信号来确定螺旋管的缺陷信号数据；

控制模块，用于获取并存储位置信号数据以及缺陷信号数据，检测装置通过管道后将位置信号数据以及缺陷信号数据上传至上位机，还用于给涡流检测模块提供正弦放大信号；

电源模块与计步模块、控制模块、涡流检测模块依次通过线缆进行通信连接。

具体地，为了保证检测装置的通过性和传感器的填充系数，检测装置采用了分段式模块化结构以减小检测装置尺寸，检测装置内各个模块之间通过万向连接器相连，每个模块的两端采用圆弧结构，如图5所示。

在本申请实施例中，电源模块包括：

电池模块，通过线缆连接电压转换模块，通过采用3.7V锂电池向电压转换模块提供3.7V的电压信号；

电压转换模块，将电池模块提供的3.7V电压信号转换为±5V的电压信号。

具体地，检测装置通过携带电池供电，将检测到的数据存储在检测装置上，无需外接线缆，避免了带缆检测通过性差的问题，可以对小管径螺旋管进行检测。

在本申请实施例中，控制模块包括：

采样模块，采样模块的输入端连接涡流检测模块的输出端，用于对涡流检测模块进行AD采集从而获取缺陷信号数据；

单片机模块，单片机模块的输入端连接计步模块的输出端，用于获取位置信号数据，单片机模块的输出端连接信号发生模块的输入端，用于控制信号发生模块输出正弦信号；

信号发生模块，信号发生模块的输出端连接激励模块的输入端，用于给激励模块提供正弦信号；

激励模块，激励模块的输出端连接涡流检测模块的输入端，用于将信号发生模块输入的正弦信号放大为正弦放大信号，并将正弦放大信号输入至涡流检测模块。

具体地，控制模块通过FLASH存储位置信号数据以及缺陷信号数据，上位机读取存储在FLASH上的位置信号数据以及缺陷信号数据。

在本申请实施例中，计步模块包括支架、支撑杆、计步轮、弹簧、磁铁、磁编码器；

支架位于计步模块的中心位置，沿支架的中心轴所在的圆周均匀分布至少三个凹槽，在每一个凹槽中安装一个支撑杆以及一个弹簧，支撑杆的一端连接凹槽底部，支撑杆的另一端连接计步轮，弹簧的一端连接凹槽底部，弹簧的另一端连接支撑杆的中间部位，支撑杆通过弹簧来支撑计步轮，使得计步轮紧贴螺旋管的管壁；

在其中一个凹槽中设置磁铁以及磁编码器，磁编码器位于凹槽侧壁，磁铁安装于计步轮靠近磁编码器的一侧，计步轮通过轴带动磁铁旋转，磁编码器通过磁铁旋转确定计步轮转过的角度。

具体地，本申请实施例所提供的计步模块的结构如图6所示，其中，图6(a)为计步模块主剖视图，计步轮直径为3mm，图6(b)为计步模块右剖视图，三个计步轮间隔120°分布在在圆周方向上，保证计步模块在螺旋管的管道内运动稳定。

具体地，控制模块通过磁编码器获得计步轮转过的角度，并根据计步轮直径计算得到检测装置在螺旋管的管道内前进的距离。

在本申请实施例中，涡流检测模块包括：

涡流检测探头，包括中空的探头支架、第一检测线圈、第二检测线圈以及调速阀，第一检测线圈以及第二检测线圈根据控制模块提供的正弦放大信号确定涡流检测探头的输出电压信号，当涡流检测探头经过螺旋管的缺陷时，涡流检测探头的输出电压信号发生变化从而产生第一缺陷信号；调速阀为四瓣对称地安装在探头支架上的由软体材料制成的柔性板，根据调速阀的开合状态控制检测装置的检测速度；

信号处理模块，信号处理模块的输入端通过线缆连接涡流检测探头的输出端，信号处理模块的输出端通过线缆连接控制模块，用于根据涡流检测探头获取的第一缺陷信号确定螺旋管的缺陷信号数据。

具体地，本申请实施例所提供的涡流检测探头的结构如图7所示，其中，图7(a)为涡流检测探头的调速阀处于关闭状态时的结构示意图，图7(b)为涡流检测探头的调速阀处于部分打开状态时的结构示意图；

当确定螺旋管的尺寸参数并根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数后，驱动装置驱动检测装置在螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过螺旋管时，涡流检测探头的调速阀处于关闭状态，流体从涡流检测探头与螺旋管的管道两侧缝隙流过；

当螺旋管的管道由于水垢或变形导致管道通径减小时，涡流检测探头与螺旋管的管道两侧缝隙减小，涡流检测探头受到流体驱动的压力增大，导致涡流检测探头的运动速度增大，在压力的作用下，调速阀由关闭状态自动变为部分打开状态，流体从涡流检测探头中间流过，使得涡流检测探头受到的压力减小，涡流检测探头的运动速度减小，从而保证涡流检测探头的运动速度保持相对稳定。

在本申请实施例中，信号处理模块包括：

交流电桥电路，通过线缆连接涡流检测探头的输出端，用于将第一缺陷信号转换为第二缺陷信号；

一级放大电路，一级放大电路的输入端连接交流电桥电路的输出端，用于将第二缺陷信号进行放大得到放大后的第二缺陷信号；

相敏检波电路，相敏检波电路的输入端连接一级放大电路的输出端，用于将放大后的第二缺陷信号进行相敏检波得到相位差为90°的第三缺陷信号以及第四缺陷信号；

滤波电路，滤波电路的输入端连接相敏检波电路的输出端，用于将第三缺陷信号以及第四缺陷信号进行带通滤波得到滤波后的第三缺陷信号以及滤波后的第四缺陷信号；

二级放大电路，二级放大电路的输入端连接滤波电路的输出端，用于将滤波后的第三缺陷信号以及滤波后的第四缺陷信号进行放大得到螺旋管的缺陷信号数据。

具体地，当涡流检测探头经过螺旋管的缺陷时，将滤波后的第三缺陷信号以及滤波后的第四缺陷信号进行放大后得到缺陷信号Ux和Uy，缺陷信号Ux的波形示意图如图8所示，Ux和Uy波形类似，其中，设定50mV为高阈值，-50mV为低阈值，当缺陷信号Ux或Uy的电压从0变化到高于高阈值或低于低阈值时，说明此时涡流检测探头经过螺旋管的缺陷，此时的电压为U₀；当输出电压从-U₀变化到0时，说明此时涡流检测探头离开螺旋管的缺陷。

进一步地，当涡流检测探头经过螺旋管的缺陷时，检测装置记录缺陷信号的完整波形数据，除了记录从通过缺陷到离开缺陷的信号外，还记录缺陷信号前后一定数量的检测信号波形数据。

以一个场景举例，以材料为304不锈钢，换热管外径为19mm，壁厚为3mm，螺旋管内径为150mm的螺旋管为检测对象，取检测装置内单个模块的填充系数为0.8；

根据螺旋管的尺寸参数，计算得到检测装置内单个模块直径为11.6mm，取检测装置内单个模块的直径为11.5mm，单个模块的长度为30mm；检测装置原理图如图9所示，其中，检测装置包括电池模块、电压转换模块、计步模块、控制模块、信号处理模块、激励模块和涡流检测探头，不同模块间通过线缆进行通信，电池模块选择3.7V锂电池，通过电压转换模块转换为±5V输出；

检测装置在螺旋管的管道中行进时，控制模块中的单片机模块采用STM32单片机来控制DDS芯片输出150KHz的正弦信号，正弦信号经过激励模块进行功率放大后加载到涡流检测探头的两个差分线圈上；当涡流检测探头经过螺旋管的缺陷时，涡流检测探头输出的第一缺陷信号经过交流电桥得到微小的第二缺陷信号，经过一级放大得到较大的第二缺陷信号，通过相敏检波得到相位差90°的第三缺陷信号以及第四缺陷信号，通过带通滤波，经过二级放大得到螺旋管的缺陷信号Ux和Uy，STM32单片机对缺陷信号Ux和Uy进行AD采集并记录在FLASH芯片上，如图10所示。

具体地，涡流检测探头在管道中的移动速度为50mm/s，当检测装置通过1mm通孔缺陷时，检测到1mm通孔缺陷时Ux的波形如图11所示，其中，Ux的波形数据包括了缺陷信号前后各20个检测信号波形数据。

具体地，检测装置在螺旋管的管道内行进时，按照一定的数据存储格式存储检测数据，数据存储格式如图12所示，标志段为2个字节16进制FFFF，用来标识数据起始位置，进入缺陷时记录计步轮圈数2个字节，计步轮角度1个字节，记录角度的分辨率为30°，AD采集的采样频率为10KHz，采样精度为12位，检测信号Ux和Uy分别为2个字节，依次交替存放在缺陷信号数据部分，缺陷信号数据部分长度可变，当输出信号电压低于高阈值或高于低阈值时，检测装置离开缺陷，记录离开缺陷时计步轮圈数2个字节，计步轮角度1个字节；等待检测装置穿过螺旋管的管道后，通过上位机读取存储的数据，根据计步轮转过的圈数和角度以及计步轮直径确定缺陷在螺旋管的管道中的位置，根据缺陷信号数据确定缺陷的尺寸信息。

综上，本申请第二方面实施例提出的装置，通过电源模块给检测装置供电；计步模块通过使用定位装置来确定检测装置的位置信号数据；涡流检测模块通过检测涡流检测模块的输出电压信号来确定螺旋管的缺陷信号数据；控制模块获取并存储位置信号数据以及缺陷信号数据，并将位置信号数据以及缺陷信号数据上传至上位机，还用于给涡流检测模块提供正弦放大信号；电源模块与计步模块、控制模块、涡流检测模块依次通过线缆进行通信连接。本申请无需外接线缆供电和数据传输，避免了带缆检测通过性差的问题，检测装置结构简单，采用分段式模块化结构，既保证了检测装置的通过性，又可满足管道涡流内检测技术对填充系数的要求。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种小管径螺旋管无缆检测方法，其特征在于，所述方法包括：

根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数；

将检测装置放入螺旋管的一端，通过驱动装置驱动所述检测装置在所述螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过所述螺旋管；

所述检测装置在所述螺旋管内行进的同时检测并存储所述螺旋管的检测数据；

通过上位机读取所述检测装置存储的检测数据来确定所述螺旋管内每一个缺陷对应的缺陷信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据螺旋管的尺寸参数确定检测装置的尺寸参数，包括：

所述螺旋管的尺寸参数包括换热管的内径、壁厚以及螺旋管的内径；

所述检测装置的尺寸参数包括检测装置内单个模块的填充系数、直径以及长度；

通过下式确定所述单个模块的直径：

其中，d为单个模块的直径，η为单个模块的填充系数，D为换热管的内径；

通过下式确定所述单个模块的长度：

其中，L为单个模块的长度，R为螺旋管的内径，T为换热管的壁厚，D为换热管的内径，η为单个模块的填充系数；

所述单个模块的填充系数的范围为0.6≤η≤0.9。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过驱动装置驱动所述检测装置在所述螺旋管内以一定的检测速度行进并穿过所述螺旋管，包括：

所述驱动装置为水泵或者气泵，所述检测装置内部包括调速阀；

根据所述驱动装置以及调速阀控制所述检测速度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过上位机读取所述检测装置存储的检测数据确定所述螺旋管内每一个缺陷对应的缺陷数据，包括：

所述检测数据包括缺陷信号数据以及位置信号数据，所述缺陷数据包括缺陷位置信息以及缺陷尺寸信息；

所述上位机根据所述缺陷信号数据确定每一个缺陷对应的缺陷尺寸信息，根据所述位置信号数据确定每一个缺陷对应的缺陷位置信息。

5.一种应用于权利要求1-4任一项所述小管径螺旋管无缆检测方法的小管径螺旋管无缆检测装置，其特征在于，所述装置包括：

电源模块，用于给所述检测装置供电；

计步模块，通过使用定位装置来确定所述检测装置的位置信号数据；

涡流检测模块，用于通过检测涡流检测模块的输出电压信号来确定所述螺旋管的缺陷信号数据；

控制模块，用于获取并存储所述位置信号数据以及所述缺陷信号数据，检测装置通过管道后将所述位置信号数据以及所述缺陷信号数据上传至上位机，还用于给所述涡流检测模块提供正弦放大驱动信号；

所述电源模块与所述计步模块、所述控制模块、所述涡流检测模块依次通过线缆进行通信连接。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电源模块包括：

电池模块，通过线缆连接电压转换模块，通过采用3.7V锂电池向电压转换模块提供3.7V的电压信号；

电压转换模块，将电池模块提供的3.7V电压信号转换为±5V的电压信号。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

采样模块，所述采样模块的输入端连接所述涡流检测模块的输出端，用于对涡流检测模块进行AD采集从而获取所述缺陷信号数据；

单片机模块，所述单片机模块的输入端连接所述计步模块的输出端，用于获取所述位置信号数据，所述单片机模块的输出端连接信号发生模块的输入端，用于控制信号发生模块输出正弦信号；

信号发生模块，所述信号发生模块的输出端连接所述激励模块的输入端，用于给所述激励模块提供正弦信号；

激励模块，所述激励模块的输出端连接所述涡流检测模块的输入端，用于将信号发生模块输入的正弦信号放大为正弦放大信号，并将所述正弦放大信号输入至所述涡流检测模块。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计步模块包括支架、支撑杆、计步轮、弹簧、磁铁、磁编码器；

所述支架位于所述计步模块的中心位置，沿所述支架的中心轴所在的圆周均匀分布至少三个凹槽，在每一个凹槽中安装一个支撑杆以及一个弹簧，所述支撑杆的一端连接凹槽底部，支撑杆的另一端连接计步轮，所述弹簧的一端连接凹槽底部，弹簧的另一端连接所述支撑杆的中间部位，所述支撑杆通过所述弹簧来支撑所述计步轮，使得所述计步轮紧贴所述螺旋管的管壁；

在其中一个凹槽中设置磁铁以及磁编码器，所述磁编码器位于所述凹槽侧壁，所述磁铁安装于所述计步轮靠近所述磁编码器的一侧，所述计步轮通过轴带动所述磁铁旋转，所述磁编码器通过所述磁铁旋转确定所述计步轮转过的角度。

9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述涡流检测模块包括：

涡流检测探头，包括中空的探头支架、第一检测线圈、第二检测线圈以及调速阀，所述第一检测线圈以及第二检测线圈根据所述控制模块提供的正弦放大信号确定涡流检测探头的输出电压信号，当涡流检测探头经过螺旋管的缺陷时，涡流检测探头的输出电压信号发生变化从而产生第一缺陷信号；所述调速阀为四瓣对称地安装在探头支架上的由软体材料制成的柔性板，根据调速阀的开合状态控制检测装置的检测速度；

信号处理模块，所述信号处理模块的输入端通过线缆连接涡流检测探头的输出端，所述信号处理模块的输出端通过线缆连接所述控制模块，用于根据涡流检测探头获取的第一缺陷信号确定螺旋管的缺陷信号数据。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：

交流电桥电路，通过线缆连接所述涡流检测探头的输出端，用于将所述第一缺陷信号转换为第二缺陷信号；

一级放大电路，所述一级放大电路的输入端连接所述交流电桥电路的输出端，用于将所述第二缺陷信号进行放大得到放大后的第二缺陷信号；

相敏检波电路，所述相敏检波电路的输入端连接所述一级放大电路的输出端，用于将放大后的第二缺陷信号进行相敏检波得到相位差为90°的第三缺陷信号以及第四缺陷信号；

滤波电路，所述滤波电路的输入端连接所述相敏检波电路的输出端，用于将第三缺陷信号以及第四缺陷信号进行带通滤波得到滤波后的第三缺陷信号以及滤波后的第四缺陷信号；

二级放大电路，所述二级放大电路的输入端连接所述滤波电路的输出端，用于将滤波后的第三缺陷信号以及滤波后的第四缺陷信号进行放大得到螺旋管的缺陷信号数据。

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