CN117990782A - 一种用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器及检测装置，涉及管道裂纹检测领域，其中，用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器包括：多个带磁芯单涡流传感器；相邻两行的带磁芯单涡流传感器交错排列；所述带磁芯单涡流传感器包括磁芯、励磁线圈和检测线圈；所述磁芯包括内中心圆柱磁芯、外中空圆柱磁芯以及顶端磁芯；所述内中心圆柱磁芯绕制有所述励磁线圈；所述外中空圆柱磁芯绕制有所述检测线圈；所述顶端磁芯用于将内中心圆柱磁芯与外中空圆柱磁芯连接，以贯通磁路。本发明能够对管道内部裂纹灵敏度更高，大大减少了裂纹漏检率。
Description
技术领域
本发明涉及管道裂纹检测领域，特别是涉及一种用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器及检测装置。
背景技术
金属管道已广泛应用于石油、化工等行业，在气体或液体的输送过程中起着重要作用，已经成为现代工业发展中不可缺少的部分。由于输送的气体或液体具有高温、高压、腐蚀性强等特点，管道极易受到腐蚀和不均匀应力的影响，造成应力开裂或腐蚀开裂，在管道表面或内部形成裂纹，当裂纹达到一定程度时，管道失效，就容易发生泄漏或爆炸事故。
目前，超声法和涡流法都能用于管道裂纹的检测。
超声法穿透力较强、能有效检出内部裂纹，但是超声法需要耦合剂，需要接触管道表面，检测速度慢。
涡流法不需要接触管道，无需耦合剂，对管道表面或近表面的裂纹有较高的检出灵敏度，但是常规涡流法探头偏大，无法检出微小裂纹，不便应用于形状复杂的构件。
阵列涡流技术是在常规涡流法的基础上发展起来的，具有检测速度快、检测灵敏度高、一次检测区域更大等优势。现有的带磁芯阵列涡流传感器探头小，数量多，能快速扫查检出表面裂纹，但对管道内部裂纹灵敏度较低，容易出现裂纹漏检的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器及检测装置，以解决现有的带磁芯阵列涡流传感器对管道内部裂纹漏检率高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器，包括：多个带磁芯单涡流传感器；
相邻两行的带磁芯单涡流传感器交错排列；所述带磁芯单涡流传感器的材料为高导磁材料；
所述带磁芯单涡流传感器包括磁芯、励磁线圈和检测线圈；所述磁芯包括内中心圆柱磁芯、外中空圆柱磁芯以及顶端磁芯；所述内中心圆柱磁芯绕制有所述励磁线圈；所述外中空圆柱磁芯绕制有所述检测线圈；所述顶端磁芯用于连接所述内中心圆柱磁芯与所述外中空圆柱磁芯。
可选的，每行带磁芯单涡流传感器和每列带磁芯单涡流传感器的数量由被测管道和一次扫查面积确定。
可选的，所述带磁芯单涡流传感器的数量大于等于8。
可选的，所述高导磁材料为磁导率大于20000的铁磁性材料。
一种用于管道裂纹检测的检测装置，包括：用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器、励磁装置、检测信号处理装置以及裂纹成像装置；
所述励磁装置，与带磁芯阵列涡流传感器中每个带磁芯单涡流传感器的励磁线圈相连接，用于产生励磁电流；
所述检测信号处理装置，与带磁芯阵列涡流传感器中每个带磁芯单涡流传感器的检测线圈相连接，用于检测感应电压信号，并对所述感应电压信号进行放大及滤波处理；
所述裂纹成像装置，与所述检测信号处理装置相连接，用于对放大及滤波处理后的感应电压信号进行计算和反演，显示被测管道的裂纹图像。
可选的，还包括：带磁芯阵列涡流传感器固定装置；
所述带磁芯阵列涡流传感器固定装置包括带磁芯单涡流传感器外壳、底板以及上盖板；
所述带磁芯单涡流传感器外壳用于固定所述带磁芯单涡流传感器；
所述底板用于放置和固定所述带磁芯阵列涡流传感器；
所述上盖板，用于固定和保护所述带磁芯阵列涡流传感器。
可选的，所述带磁芯单涡流传感器外壳，具体包括：壳体以及出线孔；
所述壳体为具有顶面开口的中空结构；所述壳体的空腔内置有所述带磁芯单涡流传感器；
所述出线孔设于所述壳体的底面；所述出线孔用于穿过所述励磁线圈以及所述检测线圈的输入输出线。
可选的，所述底板，具体包括：传感器孔、走线槽以及第一螺丝孔；
所述传感器孔，用于固定所述带磁芯单涡流传感器外壳；
所述走线槽，用于将每个带磁芯单涡流传感器的输入输出线集中走线；
所述第一螺丝孔用于固定所述上盖板。
可选的，所述上盖板，具体包括：线插头保护壳以及第二螺丝孔；
所述线插头保护壳用于固定和保护线插头；
所述第二螺丝孔与所述第一螺丝孔相对应，所述第二螺丝孔用于固定所述底板。
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：本发明将相邻行的带磁芯单涡流传感器交错排列，构成带磁芯阵列涡流传感器，相对于现有的排列规则的带磁芯阵列涡流传感器来说，由于采用高磁导率材料作为磁芯，磁场能量能够更聚焦管道被测区域，且易增大励磁电流，能够对非铁磁管道或薄铁磁管道内部裂纹具有更高的检测灵敏度，大大减少了裂纹漏检率。
此外，本发明还提供了一种用于管道裂纹检测的检测装置，通过检测信号处理装置检测感应电压信号，并对所述感应电压信号进行放大及滤波处理，再通过裂纹成像装置对放大及滤波处理后的感应电压信号进行计算和反演，显示被测管道的裂纹图像，直观显示出裂纹的长度和深度，更进一步减少了裂纹的漏检率。
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为本发明所提供的带磁芯单涡流传感器剖视图；
图2为本发明所提供的带磁芯单涡流传感器俯视图；
图3为本发明所提供的带磁芯单涡流传感器仰视图；
图4为本发明所提供的带磁芯阵列涡流传感器示意图；
图5为本发明所提供的带磁芯单涡流传感器外壳示意图；
图6为本发明所提供的底板示意图；
图7为本发明所提供的上盖板示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器，包括：多个带磁芯单涡流传感器，如图1-图3所示；多个带磁芯单涡流传感器构成带磁芯阵列涡流传感器，相邻两行的带磁芯单涡流传感器交错排列，带磁芯阵列涡流传感器如图4所示；所述带磁芯单涡流传感器包括磁芯1、励磁线圈2和检测线圈3；磁芯一体加工，所述磁芯1包括内中心圆柱磁芯、外中空圆柱磁芯以及顶端磁芯；所述内中心圆柱磁芯绕制有所述励磁线圈2；所述外中空圆柱磁芯绕制有所述检测线圈3；所述顶端磁芯用于连接所述内中心圆柱磁芯与所述外中空圆柱磁芯；所述带磁芯单涡流传感器的材料为高导磁材料。
在实际应用中，每行带磁芯单涡流传感器和每列带磁芯单涡流传感器的数量由被测管道和一次扫查面积确定。
在实际应用中，所述带磁芯单涡流传感器的数量大于等于8。如图4所示，带磁芯阵列涡流传感器由≥8个带磁芯单涡流传感器组成，第一行和第二行、第三行和第四行、以此类推，带磁芯单涡流传感器交错排列，减少裂纹漏检，以实现金属管道表面或内部裂纹的准确测量。每行和每列的带磁芯单涡流传感器数量由被测对象和一次扫查面积确定。
在实际应用中，所述高导磁材料为相对磁导率大于20000的铁磁性材料，带磁芯单涡流传感器，由高导磁材料制作，一方面能够聚焦磁场，提高检测灵敏度，另一方面能够增大励磁电流，增强检测信号信噪比。
一种用于管道裂纹检测的检测装置，包括：用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器、励磁装置、检测信号处理装置以及裂纹成像装置；所述励磁装置，与带磁芯阵列涡流传感器中每个带磁芯单涡流传感器的励磁线圈2相连接，用于产生励磁电流；所述检测信号处理装置，与带磁芯阵列涡流传感器中每个带磁芯单涡流传感器的检测线圈3相连接，用于检测感应电压信号，并对所述感应电压信号进行放大及滤波处理；所述裂纹成像装置，与所述检测信号处理装置相连接，用于对放大及滤波处理后的感应电压信号进行计算和反演，显示被测管道的裂纹图像。
所述裂纹成像装置进一步包括：(1)反映裂纹长度和深度信号特征量的提取。根据获取的每个带磁芯单涡流传感器感应电压数据，提取有效特征量；(2)裂纹的长度和深度的计算。根据每个带磁芯单涡流传感器感应电压的有效特征量计算裂纹的长度和深度；(3)裂纹的成像显示。根据裂纹长度和深度的计算方法，反演成像显示裂纹的长度和深度。
在实际应用中，如图5-图7所示，还包括：带磁芯阵列涡流传感器固定装置；所述带磁芯阵列涡流传感器固定装置包括带磁芯单涡流传感器外壳、底板4以及上盖板；所述带磁芯单涡流传感器外壳用于固定所述带磁芯单涡流传感器；所述底板4用于放置和固定所述带磁芯阵列涡流传感器；所述上盖板，用于固定和保护所述带磁芯阵列涡流传感器。
在实际应用中，如图5所示，所述带磁芯单涡流传感器外壳，具体包括：壳体5-1以及出线孔5-2；所述壳体为具有顶面开口的中空结构；所述壳体5-1的空腔5-3内置有所述带磁芯单涡流传感器；所述出线孔5-2设于所述壳体5-1的底面；所述出线孔5-2用于穿过所述励磁线圈2以及所述检测线圈3的输入输出线。
在实际应用中，如图6所示，所述底板4，具体包括：传感器孔6-1、走线槽6-2以及第一螺丝孔6-3；所述传感器孔6-1，用于固定所述带磁芯单涡流传感器外壳；所述走线槽6-2，用于将每个带磁芯单涡流传感器的输入输出线集中走线；所述第一螺丝孔6-3用于固定所述上盖板。
在实际应用中，如图7所示，所述上盖板，具体包括：线插头保护壳7-1以及第二螺丝孔7-2；所述线插头保护壳7-1用于固定和保护线插头；所述第二螺丝孔7-2与所述第一螺丝孔6-3相对应，所述第二螺丝孔7-2用于固定所述底板4。
本发明能够准确地测量金属管道表面或内部裂纹的方向和大小，并能够裂纹成像，直观显示金属管道被检区域表面或内部的裂纹分布情况，检测速度快、效率高、表面无需处理，应用范围广，应用优势明显。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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 (9)
1.一种用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器，其特征在于，包括：多个带磁芯单涡流传感器；
相邻两行的带磁芯单涡流传感器交错排列；所述带磁芯单涡流传感器的材料为高导磁材料；
所述带磁芯单涡流传感器包括磁芯、励磁线圈和检测线圈；所述磁芯包括内中心圆柱磁芯、外中空圆柱磁芯以及顶端磁芯；所述内中心圆柱磁芯绕制有所述励磁线圈；所述外中空圆柱磁芯绕制有所述检测线圈；所述顶端磁芯用于连接所述内中心圆柱磁芯与所述外中空圆柱磁芯。
2.根据权利要求1所述的用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器，其特征在于，每行带磁芯单涡流传感器和每列带磁芯单涡流传感器的数量由被测管道和一次扫查面积确定。
3.根据权利要求1所述的用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器，其特征在于，所述带磁芯单涡流传感器的数量大于等于8。
4.根据权利要求1所述的用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器，其特征在于，所述高导磁材料为相对磁导率大于20000的铁磁性材料。
5.一种用于管道裂纹检测的检测装置，其特征在于，包括：权利要求1-4任一项所述的用于管道裂纹检测的带磁芯阵列涡流传感器、励磁装置、检测信号处理装置以及裂纹成像装置；
所述励磁装置，与带磁芯阵列涡流传感器中每个带磁芯单涡流传感器的励磁线圈相连接，用于产生励磁电流；
所述检测信号处理装置，与带磁芯阵列涡流传感器中每个带磁芯单涡流传感器的检测线圈相连接，用于检测感应电压信号，并对所述感应电压信号进行放大及滤波处理；
所述裂纹成像装置，与所述检测信号处理装置相连接，用于对放大及滤波处理后的感应电压信号进行计算和反演，显示被测管道的裂纹图像。
6.根据权利要求5所述的用于管道裂纹检测的检测装置，其特征在于，还包括：带磁芯阵列涡流传感器固定装置；
所述带磁芯阵列涡流传感器固定装置包括带磁芯单涡流传感器外壳、底板以及上盖板；
所述带磁芯单涡流传感器外壳用于固定所述带磁芯单涡流传感器；
所述底板用于放置和固定所述带磁芯阵列涡流传感器；
所述上盖板，用于固定和保护所述带磁芯阵列涡流传感器。
7.根据权利要求6所述的用于管道裂纹检测的检测装置，其特征在于，所述带磁芯单涡流传感器外壳，具体包括：壳体以及出线孔；
所述壳体为具有顶面开口的中空结构；所述壳体的空腔内置有所述带磁芯单涡流传感器；
所述出线孔设于所述壳体的底面；所述出线孔用于穿过所述励磁线圈以及所述检测线圈的输入输出线。
8.根据权利要求7所述的用于管道裂纹检测的检测装置，其特征在于，所述底板，具体包括：传感器孔、走线槽以及第一螺丝孔；
所述传感器孔，用于固定所述带磁芯单涡流传感器外壳；
所述走线槽，用于将每个带磁芯单涡流传感器的输入输出线集中走线；
所述第一螺丝孔用于固定所述上盖板。
9.根据权利要求8所述的用于管道裂纹检测的检测装置，其特征在于，所述上盖板，具体包括：线插头保护壳以及第二螺丝孔；
所述线插头保护壳用于固定和保护线插头；
所述第二螺丝孔与所述第一螺丝孔相对应，所述第二螺丝孔用于固定所述底板。
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