CN1808112A - 一种内穿过式低频电磁检测传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内穿过式低频电磁检测传感器，它包括一便于伸入管子内腔的筒形壳体，壳体内装有支架，支架上装有沿筒形壳体轴向而设的长条圆柱形磁芯，磁芯上缠绕有激励线圈，激励线圈上通有1Hz～20Hz的低频激励信号；在筒形壳体内壁相对于长条圆柱形磁芯的中段处沿环形均匀装接有若干的作为收集检测信号的聚磁器元件。该传感器是以内插式线圈为激励线圈，以环形多点分布式聚磁器元件为检测部件，以低频信号为激励信号源，对大口径管子而言，可以采取多个局部激励方式，从而能有效地检测铁磁性材料制作而成的管子如钢管的内、外壁缺陷和管壁的厚薄情况。

Description

一种内穿过式低频电磁检测传感器
技术领域
本发明涉及一种电磁检测装置，特别是涉及一种适用于对钢管进行在役检测的内穿过式低频电磁检测传感器。
背景技术
电磁检测是利用材料在电磁作用下呈现出来的电学和磁学性质，从而来判断材料有关性能的试验方法，以电磁感应定律为基础的涡流无损检测是用于金属半成品和金属构件(如坏料、机械零部件、管、棒、线材等)探伤、分选、测厚的一种非破坏检验方法，它可实现与工件非接触，无耦合剂的高速检测，保证生产过程中的产品质量以及在役设备(如管道、叶片、传动轴等)的安全运行。为此，电磁检测技术被广泛地应用于各个工业领域，特别是在制造业、航天航空、石油化工等领域更是如此。现有技术中常规使用的传感器是以内插式线圈作为结构特征来制成的传感器，它是采用近场的方式实现检测的，这种传感器通常包括一壳体，壳体内装有支架，支架上设有线圈绕组，将内插式线圈伸入金属管子内部进行检测，可以发现金属管子内外壁的缺陷，实现在役检测，但是，这种常规的传感器在用于检测铁磁性材料制作而成的管子如钢管时，它只能检测到管子内壁的缺陷，无法对铁磁性材料制作而成的管子的外壁缺陷进行检测，存在着检测的局限性；为此另一种以常规涡流检测为基础采用强磁化方法制成的传感器便应运而生，这种传感器能使涡流场渗透管壁达到检测铁磁性材料制作而成的管子的外壁缺陷，但是，这种带磁化的传感器，由于与铁磁性材料制作而成的管子具有相吸作用，不便于在管子内部移动，使得该方法难以实施；还有一种以远场涡流检测技术为特征的检测方法，它是将检测线圈与激励线圈设置成相距约二倍管内径的长度，激励线圈通以低频交流电，利用检测线圈能拾取发自激励线圈管壁后又返回管内的涡流信号，从而有效地检测管子的内、外壁缺陷和管壁的厚薄情况，但是，这种探头长度太长，难以在弯管中通过，同时存在着对大口径管子不易实施有效激励导致信号提取困难的弊端。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种内穿过式低频电磁检测传感器，以内插式线圈为激励线圈，以环形多点分布式聚磁器元件为检测部件，以低频信号为激励信号源，对大口径管子而言，可以采取多个局部激励方式，从而能有效地检测铁磁性材料制作而成的管子如钢管的内、外壁缺陷和管壁的厚薄情况。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内穿过式低频电磁检测传感器，它包括一便于伸入管子内腔的筒形壳体，壳体内装有支架，支架上装有沿筒形壳体轴向而设的长条圆柱形磁芯，磁芯上缠绕有激励线圈，激励线圈上通有1Hz～20Hz的低频激励信号；在筒形壳体内壁相对于长条圆柱形磁芯的中段处沿环形均匀装接有若干的作为收集检测信号的聚磁器元件。
所述的长条圆柱形磁芯为一个，长条圆柱形磁芯沿筒形壳体的轴心而设，磁芯上缠绕有激励线圈。
所述的长条圆柱形磁芯为多个，多个的长条圆柱形磁芯沿筒形壳体的轴向呈环状均匀设置于筒形壳体的内腔，每一磁芯上各缠绕有激励线圈。
所述的各激励线圈采用分时方式进行激励。
所述的各激励线圈采用实时方式进行激励。
所述的聚磁器元件为霍尔元件。
所述的聚磁器元件为检测线圈。
所述的聚磁器元件包括检测线圈和棒形磁芯，检测线圈缠绕在棒形磁芯上。
所述的聚磁器元件包括检测线圈和E型磁芯，E型磁芯的开口朝向壳外，检测线圈缠绕在E型磁芯的中齿处。
所述的E型磁芯由钢丝弯折制成。
使用时，将本发明的传感器沿被测管体的内壁通过，并在激励线圈上通以1Hz～20Hz的低频激励信号，低频激励信号由振荡器产生，这样就在激励线圈的周围产生一交变的电磁场，该交变磁场的磁力线由长条圆柱形磁芯的一端向外发散，并汇集于长条圆柱形磁芯的另一端，该交变磁场的磁力线在通过被测管子时，与管子发生电磁感应作用，会在管子建立涡流，管子中的涡流也会产生自己的磁场，涡流磁场的作用改变了原磁场的强弱，当管子的内外壁出现缺陷时，就会影响到涡流的强度和分布，在筒形壳体内壁相对于长条圆柱形磁芯的中段处装接有若干的聚磁器元件，如霍尔元件、检测线圈等，这些聚磁器元件可以感应到磁场变化的情况，并将检取的所需信号送给仪器进行分析评价，这种采用聚磁的方法可以更有效地检测到周边磁场变化，而激励线圈所产生磁场对聚磁器的影响不同于远场方式时是二次穿过管壁，该传感器的检测方式可以认为是近场方法。将本发明的传感器由被测管子的内壁通过后，即完成了对被测管子的检测。
当被测管子是大口径管子时，在本发明的传感器内可以设置多个的激励线圈，如二个、三个、四个、五个或更多的激励线圈，即排列成多通道的形式，这些激励线圈沿筒形壳体的轴向呈环状均匀设置于筒形壳体的内腔，而在筒形壳体的内壁相对于长条圆柱形磁芯的中段处沿环形均匀装接有更多的作为收集检测信号的聚磁器元件，这样，每个激励线圈都会相邻有若干个的聚磁器元件，激励线圈所产生的磁场，都会影响其相邻的若干个聚磁器元件；而这些激励线圈的激励方式可以采用分/实时方式，采用分时激励时，各激励线圈依次通入1Hz～20Hz的低频激励信号，并由各激励线圈相邻的聚磁器元件分别将检取的所需信号送给仪器进行分析评价；采用实时激励时，对于可能产生的干扰，可以采用磁屏蔽的方法予以解决，在此就不在赘述。
本发明主要适用于对钢管的检测，也适用于对钢管以外的其它铁磁性材料制作而成的管子的检测。
本发明的有益效果是，由于采用了带磁芯的线圈作为激励线圈，在激励线圈上通入1Hz～20Hz的低频激励信号，在激励线圈周边的靠近被测管壁处装接有若干的作为收集检测信号的聚磁器元件，通过激励线圈产生一交变的电磁场，并由聚磁器元件对缺陷所影响的磁场变化的信号进行拾取，从而能有效地检测到铁磁性材料制作而成的管子的内、外壁缺陷和管壁的厚薄情况，这种采用聚磁的方法可以更有效地检测到周边磁场变化，而激励线圈所产生磁场对聚磁器的影响不同于远场方式时是二次穿过管壁，该传感器的检测方式可以认为是近场方法，这样就避免了由于采用远场检测方式所带来的弊端；由于采用了在激励线圈上通入1Hz～20Hz的低频激励信号，使磁力线具有较强的穿透能力，从而能实现对管子外壁的缺陷检测；由于聚磁器元件可以包括检测线圈和E型磁芯，且E型磁芯可以由钢丝弯折制成，这样，就可以具有更好的聚磁效果，从而使聚磁器更有效地检测到周边磁场变化，实现对管子内、外壁缺陷的检测，形成更好的检测效果。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种内穿过式低频电磁检测传感器不局限于实施例。
图1是本发明的构造示意图；
图2是本发明的构造侧视图；
图3是本发明的工作原理图；
图4是本发明的多通道结构的构造示意图。
具体实施方式
参见图1至图3所示，本发明的一种内穿过式低频电磁检测传感器，它包括一便于伸入管子内腔的筒形壳体1，壳体1内装有支架11，支架11上装有沿筒形壳体轴向而设的长条圆柱形磁芯21，长条圆柱形磁芯21为一个，长条圆柱形磁芯21沿筒形壳体1的轴心而设，磁芯21上缠绕有激励线圈22，激励线圈22上通有1Hz～20Hz的低频激励信号；在筒形壳体1内壁相对于长条圆柱形磁芯21的中段处沿环形均匀装接有若干的作为收集检测信号的聚磁器元件3，聚磁器元件3包括检测线圈32和E型磁芯31，E型磁芯31的开口朝向壳外，检测线圈32缠绕在E型磁芯31的中齿处。
其中，E型磁芯31为八个，八个E型磁芯31沿环形均匀设置于壳体1的内壁。
下面是本发明的传感器用于钢管检测的使用过程，将本发明的传感器沿被测钢管4的内壁通过，并在激励线圈22上通以1Hz～20Hz的低频激励信号，低频激励信号由振荡器产生，这样就在激励线圈22的周围产生一交变的电磁场，该交变磁场的磁力线由长条圆柱形磁芯21的一端向外发散，并汇集于长条圆柱形磁芯21的另一端，该交变磁场的磁力线在通过被测钢管4时，与钢管4发生电磁感应作用，会在钢管4建立涡流，钢管4中的涡流也会产生自己的磁场，涡流磁场的作用改变了原磁场的强弱，当钢管4的内外壁出现缺陷时，就会影响到涡流的强度和分布，在筒形壳体1内壁相对于长条圆柱形磁芯21的中段处装接有若干的聚磁器元件3，这些由检测线圈32和E型磁芯31构成的聚磁器元件3可以感应到磁场变化的情况，并将检取的所需信号送给仪器进行分析评价，这种采用聚磁的方法可以更有效地检测到周边磁场变化，而激励线圈22所产生磁场对聚磁器3的影响不同于远场方式时是二次穿过管壁，该传感器的检测方式可以认为是近场方法，这样就避免了由于采用远场检测方式所带来的弊端。将本发明的传感器由被测钢管4的内壁通过后，即完成了对钢管4的检测。
图4是本发明的另一种实施例的情况，它适用于对大口径铁磁性材料制作而成的管子如钢管的检测，它是采用多通道结构形式，如四个通道，其中长条圆柱形磁芯21为四个，四个长条圆柱形磁芯21沿筒形壳体1的轴向呈环状均匀设置于筒形壳体1的内腔，每一磁芯21上各缠绕有激励线圈22。而在筒形壳体1的内壁相对于长条圆柱形磁芯21的中段处沿环形均匀装接有更多的作为收集检测信号的聚磁器元件3，这样，每个激励线圈22都会相邻有若干个的聚磁器元件3，激励线圈22所产生的磁场，都会影响其相邻的若干个聚磁器元件3；而这些激励线圈22的激励方式可以采用分/实时方式，采用分时激励时，各激励线圈22依次通入1Hz～20Hz的低频激励信号，并由各激励线圈22相邻的聚磁器元件3分别将检取的所需信号送给仪器进行分析评价；采用实时激励时，对于可能产生的干扰，可以采用磁屏蔽的方法予以解决，在此就不在赘述。

Claims (10)

1.一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：它包括一便于伸入管子内腔的筒形壳体，壳体内装有支架，支架上装有沿筒形壳体轴向而设的长条圆柱形磁芯，磁芯上缠绕有激励线圈，激励线圈上通有1Hz～20Hz的低频激励信号；在筒形壳体内壁相对于长条圆柱形磁芯的中段处沿环形均匀装接有若干的作为收集检测信号的聚磁器元件。
2.根据权利要求1所述的一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：所述的长条圆柱形磁芯为一个，长条圆柱形磁芯沿筒形壳体的轴心而设，磁芯上缠绕有激励线圈。
3.根据权利要求1所述的一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：所述的长条圆柱形磁芯为多个，多个的长条圆柱形磁芯沿筒形壳体的轴向呈环状均匀设置于筒形壳体的内腔，每一磁芯上各缠绕有激励线圈。
4.根据权利要求3所述的一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：所述的各激励线圈采用分时方式进行激励。
5.根据权利要求3所述的一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：所述的各激励线圈采用实时方式进行激励。
6.根据权利要求1所述的一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：所述的聚磁器元件为霍尔元件。
7.根据权利要求1所述的一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：所述的聚磁器元件为检测线圈。
8.根据权利要求1所述的一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：所述的聚磁器元件包括检测线圈和棒形磁芯，检测线圈缠绕在棒形磁芯上。
9.根据权利要求1所述的一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：所述的聚磁器元件包括检测线圈和E型磁芯，E型磁芯的开口朝向壳外，检测线圈缠绕在E型磁芯的中齿处。
10.根据权利要求9所述的一种内穿过式低频电磁检测传感器，其特征在于：所述的E型磁芯由钢丝弯折制成。
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