CN202196039U - 智能涡流探伤检测系统设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能涡流探伤检测系统设备，其包括产生交变信号的振荡器、与振荡器相连接的电桥、将信号传递至电桥的检测线圈、接收由电桥来的信号并放大的信号放大器、与信号放大器输出相连的相敏检波器、与相敏检波器输出相连的滤波器、与滤波器输出相连的幅度鉴别器、输出与振荡器相连的脉冲信号发生器、控制脉冲信号发生器的中央处理器。本实用新型能自动远程检测金属管材、棒材和丝材工件的气泡、缩孔、冷隔、夹杂、分层、缺陷、裂纹等，实现涡流探伤检测全过程的数字化、图形化、管理化的一体性。

Description

智能涡流探伤检测系统设备

技术领域

本实用新型涉及一种智能涡流探伤检测系统设备，尤其是涉及一种用于金属棒材和丝材的智能涡流探伤检测系统设备。

背景技术

随着科学和工业技术迅速发展，高温、高压、高速度和高负荷已成为现代化的重要标志。但它的实现是建立在材料和均件高质量的基础之上的，且因高端技术的发展以及资源深加工利用和节省资源的发展趋势，对材料的加工生产应用要求更加精密，使对节能和质量控制更为重视。

为确保这种优异的质量，必须采用不破坏产品材料原来的结构形状下，并不改变其使用性能的检测方法，对产品材料进行百分百的检测或抽检以确保其可靠性和安全性，涡流探伤检测技术起着重要作用。无论是金属材料(磁性和非磁性、放射性非放射性)锻件、铸件、焊件、板材和丝材还是表面缺陷，都可以应用涡流检测技术进行缺陷检测。涡流检测工序在材料和产品的静态和动态检测以及质量管理中已成为不可缺少的重要环节。

涡流探伤检测技术的应用范围十分广泛，在机械制造石油化工造船汽车航空航天兵器和核能等工业中得到了普遍应用。涡流探伤检测是以电磁感应原理为基础的一种常见涡流检测方式，它实用于导电材料。实际检测中有着自身特有的一些不足之处：

1)只适用检测金属表面缺陷，不适用于检测金属材料深层的内层缺陷，采用穿过式线圈进行涡流检测时，线圈覆盖的是管、棒或丝材上一段长度的圆周，获得的信息是整个圆环上影响因素的积累结果，对缺陷所处圆周上的具体位置无法判断，检测灵敏度忽然分辨率也很高，但检测区域狭小，在检测材料需作全面扫查时，检测速度较慢，因而造成对微小丝材上的缺陷、裂纹位置、形状、分布变化很难做出判断和评价，造成对材料质量检测的误判和分选，降低了产品的质量和可靠性的监控，造成生产产品质量一致性低，效益和生产效益上不去，并且生产成本增高。

2)随着检测技术的发展，质量水平化指标提高。已对非连续加工(如多任务持续生产)或连续加工(如自动化生产线)的原材料或零件，不能提供实时的集中自动化生产线质量控制，而是由分散涡流检测获得的质量信息反馈到设计与工艺部门，反过来不能及时促进其改进产品的设计与制造工艺，而且现有仪器不能对被检测不同材料进行智能化分析管理，对所测材料不同型号和不同探伤类型的频率仪器得不到智能化管理，从而降低降低产品质量效益，因此涡流检测仪器及辅助装置要想拓展和延伸就需要在检测技术方面进行改进。

3)目前已经具备的检测仪器不能完全满足，随着产业结构的调整，金属材料加工企业缺乏适合配套的检测环节设备，不具备质量控制的手段和才措施，不能对丝材微小的缺陷做出正确的判断，造成资源利用率和可靠性低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可靠性高的智能涡流探伤检测系统设备。

本实用新型所采用的技术方案是：一种智能涡流探伤检测系统设备，其包括产生交变信号的振荡器、与振荡器相连接的电桥、将信号传递至电桥的检测线圈、接收由电桥来的信号并放大的信号放大器、与信号放大器输出相连的相敏检波器、与相敏检波器输出相连的滤波器、与滤波器输出相连的幅度鉴别器、输出与振荡器相连的脉冲信号发生器、控制脉冲信号发生器的中央处理器、与脉冲信号发生器相连的检测探头、输入与检测探头相连的前置放大相敏检波器、与前置放大相敏检波器的输出相连的平衡滤波器、与平衡滤波器相连的数字式相位旋钮、与数字式相位旋钮输出相连的可调增益放大器、与可调增益放大器相连的数据采集电路、以及与数据采集电路输出相连的硬件输出接口。

在上述方案的基础上，进一步包括如下附属技术方案：

所述振荡器通过移相器与信号放大器相连，数据采集电路包括信号数据采集电路和长度数据采集电路。

其进一步包括辅助单元，该辅助单元包括外壳、设置在外壳内的磁饱、与磁饱相连的线圈、设置在磁饱或线圈内的导套、和设置在外壳外侧并与线圈相连的检测探头。

所述的线圈为穿过式、内通过式线圈和放置式尼龙骨架线圈的组合。

所述中央处理器包括管理模块、自检模块、分析识别模块、和数据库。

本实用新型的有益效果是：能自动远程检测金属管材、棒材和丝材工件的气泡、缩孔、冷隔、夹杂、分层、缺陷、裂纹等，实现涡流探伤检测全过程的数字化、图形化、管理化的一体性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的主控单元的内部结构示意图；

图2是本实用新型的辅助单元的内部结构示意图。

具体实施方式

实施例：如图1-2所示，本实用新型提供一种智能涡流探伤检测系统设备的具体实施例，其包括主控单元、和辅助单元。主控单元包括产生交变信号的振荡器1、与振荡器1相连接的电桥2、将信号传递至电桥2的检测线圈3、接收由电桥2来的信号并放大的信号放大器4、与信号放大器4输出相连的相敏检波器5、与相敏检波器5输出相连的滤波器7、与滤波器7输出相连的幅度鉴别器8、输出与振荡器1相连的脉冲信号发生器9、控制脉冲信号发生器9的中央处理器22、与脉冲信号发生器9相连的检测探头10、输入与检测探头10相连的前置放大相敏检波器11、与前置放大相敏检波器11的输出相连的平衡滤波器12、与平衡滤波器12相连的数字式相位旋钮13、与数字式相位旋钮13输出相连的可调增益放大器14、与可调增益放大器14相连的数据采集电路、以及与数据采集电路输出相连的硬件输出接口17。其中振荡器1可通过移相器6与信号放大器4相连。幅度鉴别器8分别与声报警器18、光报警器19、累计裂纹计数器20、记录仪21对应相连，中央处理器22分别与记录仪21、显示器23、键盘24、鼠标25、喇叭26、打印机27对应相连，数据采集电路包括信号数据采集电路15和长度数据采集电路16。信号数据采集电路15用于传输伤信号数据。脉冲信号发生器9、前置放大相敏检波器11、平衡滤波器12的作用是抑制或消除检测信号中的干扰。检测探头10的运转是通过硬件输出接口17、信号数据采集电路15、与长度数据采集电路16单元构成。中央处理器22同时还控制检测探头10、前置放大相敏检波器11、平衡滤波器12、数字式相位旋钮13、可调增益放大器14、数据采集电路、硬件输出接口17。

阻抗平面显示类型是激励线圈产生的信号及提取和放大的直流信号，该信号被分解成X和Y两个相互垂直的分量，在显示器23平面上进行显示。信号的两个分量能同时旋转，因此可以选择任意的参考移相器6值，以相位对信号进行相位和幅度分析。当检测线圈3阻抗发生变化时，其两端电压就会发生变化，于是电桥2失去平衡，这时输出电压不再为零，而是一个非常微弱的信号，其大小取决于被检测零件的电磁特性。不平衡电桥中的信号非常微小，首先被传输到放大倍数相当大的放大单元进行放大，对于这种放大倍数很高的信号放大器4，要获得信噪比且失真小的输出信号，应具有输入级噪声低，放大倍数足够大，动态范围宽，失真小，直流漂移小。

中央处理器22包括管理模块、自检模块、分析识别模块、数据库等功能模块，各项功能模块的功能实现是通过软件操作界面完成。

管理模块包括检测任务的选择与参数设置、调整、保存、删除和帮助等功能控制。有端头和端尾的伤信号切除功能、多种接口可进行文件处理。

自检模块是控制本实用新型的系统设备在开机后，对各部分硬件和软件运行状况实现自动检测的功能模块，不仅具有代替人工调试仪器的优点而且检查项目更全面，速度更便捷。

分析识别模块具有更多、更复杂、更高级的信号分析识别方法和能力。

数据库模块是针对不同检测对象和要求确定，选择探头形式、频率、相位、增益、平衡滤波)等各项检测参数固化后形成的检测工艺规程。可以分别完整地存储在数据库中，可以供以后相同零件的重复检测直接调用，另一方面数据库模块可以保存各种典型缺陷信号，为检测信号的识别与判读提供支持和帮助。通过显示器23实时监控，每个通道的检测过程数据和综合检测结果，伤信号实时有声报警器18和光报警器19来报警，声报警器18和光报警器19开关控制并提示累计裂纹计数器20，并可以通过记录仪21进行数据记录，实现高清晰度打印，便于分析识别处理。电源电路采用滤波电源+5V、-15V、+15V电源供电，这样大大提高了稳定性，抗干扰能力

参见图2，本实用新型的辅助单元包括外壳30、设置在外壳30内的磁饱32、与磁饱32相连的线圈34、设置在磁饱32两端的导套36、和设置在外壳30外侧并与线圈相连的检测探头38，其中外壳30采用铝型材制作而成，为防止快速传动的管材、棒材或丝材撞伤或磨损磁饱32和线圈34，分别在两个磁饱32和线圈34内部装有采用耐磨材料制成的导套36。线圈34中有穿过式、内通过式线圈和放置式尼龙骨架线圈组合而成。由于磁饱32和线圈34往往长时间通以很大的直流电，线圈34容易发热甚至被烧坏，本实用新型采用铝型材材料内孔自行散热，再进行导热硅脂内壁浇灌冷却。直流电通过线圈34时产生的磁场经过磁轭传导至被检材料或零件的表面，从而对被检材料或零件进行饱和磁化，为了充分利用磁化线圈34产生的磁场，本实用新型将磁饱32密封在由纯铝型材制成的外壳内，同时由于纯铝型材具有很高的磁导率，即磁阻非常小，因此磁化场被集中禁锢在管材、棒材、丝材料或试样的被检测区域，改善了以往对金属丝材料上的空缺与难题，实现了细丝其对微小的金属材料的裂纹被检测出来。

当本实用新型智能涡流探伤检测系统设备开启后，首先对自身系统的硬件和软件进行一次全面自动检查，在智能涡流探伤检测系统设备液晶显示屏上出现特定的图形，并有文字提示仪器进行自检。如仪器没有任何故障，自检完成会自动进入下面一项功能，最后达到工作准备状态。管理功能是实现对检测任务选择与工作参数的设置、调整、保存、删除等功能控制。每一项检测任务的实施，首先必须对各项检测参数进行设定，如检测通道的选取，频率、相位、增益、检测线圈类型等检测条件的设定。这些条件的设定都是通过对仪器面板上的功能控制旋钮操作来调整和设置，液晶显示屏工作菜单上的上、下移动，从而选定需设置项目和参数进行设定。分析识别功能是仪器通过自动分析与探头感应信号的变化趋势，确定被测对象电导率的这一分析识别功能而自动实现，利用其当前检测数据信号的比较来推理或判定被检测对象的质量。仪器具有报警区域自由设定功能，在仪器显示屏上设定所自由限定区域为报警区域，当该区域内出现涡流响应信号，则仪器会根据设定参数给出声音报警信号。检测数据库信息是针对不同检测对象或检测任务设定不同的检测工艺程序。通过对检测工艺程序及检测参数的固化、存储，以便检测数据重复使用，不仅节省了调整时间和工作效率，而且有利于实现检测标准化和规范化管理，确保检测实施一致性和检测结果可比性，另一类信息是典型的缺陷信号，可以将某一检测信号(如不同深度人工伤的响应信号)保存在数据库中，当检测过程中出现缺陷响应信号时，可以随时将存储的人工缺陷信号调出来与自然缺陷信号进行比较，通过信号幅度、相位差异的比较，实现对自然缺陷信号深度的高准确性判定。检测功能是通过涡流检测仪器设备与辅助装置的激励线圈产生检测信号、拾取检测信号、信号放大、处理及显示功能的总和实现，最终在显示器上显示出检测数据结果，或通过质量分析打印检测数据和图文报告。

综上所述，本实用新型通过对金属管材、棒材尤其对丝材料工件细小的气泡、缺陷、裂纹、缩孔、冷隔、夹杂、分层、缺陷和裂纹等的检测，并经过信号数据采集、存储及分析处理，来实现计算机远程检测控制多条生产线，并且中央控制台操作系统屏幕实时显示每个通道的检测信号图形数据结果，并可根据要求输出打印检测数据和质量分析报告，而检测数据其中包含各通道检测材料的盘号、重量、产品批号、材料长度、缺陷密集点、裂纹点等，实现涡流探伤检测全过程的数字化、图形化、管理化的一体性。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能涡流探伤检测系统设备，其特征在于：其包括产生交变信号的振荡器(1)、与振荡器(1)相连接的电桥(2)、将信号传递至电桥(2)的检测线圈(3)、接收由电桥(2)来的信号并放大的信号放大器(4)、与信号放大器(4)输出相连的相敏检波器(5)、与相敏检波器(5)输出相连的滤波器(7)、与滤波器(7)输出相连的幅度鉴别器(8)、输出与振荡器(1)相连的脉冲信号发生器(9)、控制脉冲信号发生器(9)的中央处理器(22)、与脉冲信号发生器(9)相连的检测探头(10)、输入与检测探头(10)相连的前置放大相敏检波器(11)、与前置放大相敏检波器(11)的输出相连的平衡滤波器(12)、与平衡滤波器(12)相连的数字式相位旋钮(13)、与数字式相位旋钮(13)输出相连的可调增益放大器(14)、与可调增益放大器(14)相连的数据采集电路、以及与数据采集电路输出相连的硬件输出接口(17)。

2.根据权利要求1所述的智能涡流探伤检测系统设备，其特征在于：所述振荡器(1)通过移相器(6)与信号放大器(4)相连，数据采集电路包括信号数据采集电路(15)和长度数据采集电路(16)。

3.根据权利要求1或2所述的智能涡流探伤检测系统设备，其特征在于：其进一步包括辅助单元，该辅助单元包括外壳(30)、设置在外壳(30)内的磁饱(32)、与磁饱(32)相连的线圈(34)、设置在磁饱(32)或线圈(34)内的导套(36)、和设置在外壳(30)外侧并与线圈(34)相连的检测探头(38)。

4.根据权利要求3所述的智能涡流探伤检测系统设备，其特征在于：所述的线圈(34)为穿过式、内通过式线圈和放置式尼龙骨架线圈的组合。

5.根据权利要求4所述的智能涡流探伤检测系统设备，其特征在于：所述中央处理器(22)包括管理模块、自检模块、分析识别模块、和数据库。