CN204854670U - 一种电磁超声传感器及管道壁厚检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超声波检测技术领域，尤其是涉及一种电磁超声传感器及管道壁厚检测系统。一种电磁超声传感器，包括外壳、线圈、聚磁元件和两块永磁铁；所述线圈、所述聚磁元件和两块所述永磁铁设置在所述外壳的内部；两块永磁铁相对间隔布置且相互平行，两块永磁铁同侧的端部的极性相反；所述聚磁元件和所述线圈相对间隔布置，所述聚磁元件位于两块永磁铁的一端，所述线圈位于两块永磁铁的另一端，且所述线圈设置在两块永磁铁之间。一种管道壁厚检测系统，包括至少一个所述的电磁超声传感器、信号发生器和信号处理机，所述电磁超声传感器分别与所述信号发生器、所述信号处理机电连接。本实用新型大大提高了检测的精度，具有良好的检测效果。

Description

一种电磁超声传感器及管道壁厚检测系统

技术领域

本实用新型涉及超声波检测技术领域，尤其是涉及一种电磁超声传感器及管道壁厚检测系统。

背景技术

在超声波测厚领域，由于电磁超声波与压电超声波相比，电磁超声波具有不需要耦合剂、非接触检测、能适应高温物体检测等优势而正不断广泛应用于各行业，其中耦合剂通常为水。但是由于电磁超声横波在被测物体内的传播速度低于电磁超声纵波，因此普遍使用电磁超声横波来测厚；然而，在高温条件下，也就是说温度在800℃以上的条件下，电磁超声横波和电磁超声纵波的幅度衰减都很严重，并且电磁超声横波的衰减程度大于电磁超声纵波，而常规的电磁超声传感器因其信噪比低，用于检测高温管道壁厚，其效果往往较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电磁超声传感器及管道壁厚检测系统，以解决现有技术中存在的电磁超声传感器因其信噪比低，致使对高温管道壁厚检测效果差的技术问题。

本实用新型提供的一种电磁超声传感器，包括外壳、线圈、聚磁元件和两块永磁铁；所述线圈、所述聚磁元件和两块所述永磁铁设置在所述外壳的内部；两块永磁铁相对间隔布置且相互平行，两块永磁铁同侧的端部的极性相反；所述聚磁元件和所述线圈相对间隔布置，所述聚磁元件位于两块永磁铁的一端，所述线圈位于两块永磁铁的另一端，且所述线圈设置在两块永磁铁之间。

进一步地，所述聚磁元件为铁芯，且所述铁芯呈四棱台的形状。

本实用新型还提供了一种管道壁厚检测系统，包括至少一个所述的电磁超声传感器、信号发生器和信号处理机，所述电磁超声传感器分别与所述信号发生器、所述信号处理机电连接，所述电磁超声传感器沿待测管道的外表面的径向分布，以检测管道壁的厚度。

进一步地，还包括电磁超声测量环和控制器；所述电磁超声传感器设置在所述电磁超声测量环上。

进一步地，所述电磁超声测量环包括卡盘装置和卡盘底座，所述卡盘装置固定在所述卡盘底座上。

进一步地，所述卡盘装置包括卡盘体、卡板驱动机构和至少一个活动卡板；所述电磁超声传感器固定于所述活动卡板上；所述活动卡板设置在所述卡盘体上，且所述活动卡板能够沿所述卡盘体的径向运动；所述卡板驱动机构用于驱动所述活动卡板，使其沿所述卡盘体的径向运动。

进一步地，所述卡板驱动机构包括主动锥齿轮、从动锥齿轮和第一驱动电机；所述第一驱动电机与所述控制器电连接；所述从动锥齿轮的一个端面设置有锥形齿，另一个端面设置有螺旋槽；所述活动卡板上与所述从动锥齿轮的接触面设置有螺纹，且所述螺纹与所述螺旋槽相啮合。

进一步地，所述活动卡板上设置有导向限位装置，用于抑制管道的跳动；所述导向限位装置与所述电磁超声传感器固定连接，且所述电磁超声传感器位于所述活动卡板和所述导向限位装置之间；

所述导向限位装置包括第一导向块、第一导向轮和第一冷却流体管；所述第一导向块固定于所述电磁超声传感器上；所述第一导向轮设置在所述第一导向块上，用于沿待测管道的外表面滚动；

所述第一导向块的导向面与所述待测管道的外表面之间的距离沿逆向所述待测管道的行进方向逐渐增大；

所述第一冷却流体管用于通入水或压缩气体对第一导向轮进行冷却。

进一步地，还包括定径机和至少一个对中限位装置；所述对中限位装置，用于抑制管道的跳动；所述对中限位装置位于所述定径机和所述电磁超声测量环之间；

所述对中限位装置包括限位底座以及固定在所述限位底座上的机架；所述机架上设置有导向输送辊机构和限位辊机构，所述导向输送辊机构位于所述限位辊机构的上方；

所述导向输送辊机构包括输送辊、传动轴和第二驱动电机，所述输送辊与所述传动轴相连，所述传动轴与所述第二驱动电机相连；

所述限位辊机构包括限位辊、第三驱动电机和导向组件，所述第三驱动电机用于驱动所述限位辊使其能够上下运动；所述导向组件设置在所述限位辊上；

所述导向组件包括第二导向块和第二导向轮，所述第二导向轮设置在所述第二导向块上，用于沿所述待测管道的外表面滚动；所述第二导向块的导向面与所述待测管道的外表面之间的距离沿逆向所述待测管道的行进方向逐渐增大。

进一步地，所述对中限位装置设置有用于驱动所述输送辊使其能够上下运动的第四驱动电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的电磁超声传感器，由于线圈位于两块永磁铁的另一端，且线圈设置在两块永磁铁之间，这样增强了电磁超声纵波的穿透能力，提高了电磁超声传感器的信噪比，当用于检测高温管道壁厚时，大大提高了检测的精度，具有良好的检测效果。

本实用新型还提供的管道壁厚检测系统，包括至少一个的本实用新型提供的电磁超声传感器，工作时将其沿待测的高温管道的外表面的径向分布，用来检测管道壁的厚度，检测的精度高，具有良好的检测效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例一提供的电磁超声传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的管道壁厚检测系统的工作示意图；

图3为本实用新型实施例二中电磁超声测量环的轴测图；

图4为本实用新型实施例二中电磁超声测量环的主视图；

图5为图4中沿A-A线的剖视图；

图6为本实用新型实施例二中对中限位装置的轴测图；

图7为本实用新型实施例二中对中限位装置的主视图；

图8为图7中沿B-B线的剖视图。

附图标记：

1-辊道；2-待测管道；5-电磁超声测量环；

6-定径机；7-光电开关；8-对中限位装置；

51-卡盘底座；53-电磁超声传感器；55-卡盘装置；

56-吹气管；81-限位底座；82-机架；

83-输送辊；84-限位辊；85-第四驱动电机；

86-第三驱动电机；531-第一导向块；532-第一冷却流体管；

533-第一导向轮；534-外壳；535-聚磁元件；

536-永磁铁；538-线圈；551-卡盘体；

552-活动卡板；553-卡板驱动机构；553a-从动锥齿轮；

553b-主动锥齿轮；553c-第一驱动电机；554-锥形齿；

555-螺旋槽；556-螺纹；831-传动轴；

832-第二驱动电机；841-第二导向块；842-第二导向轮；

843-第二冷却流体管。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的电磁超声传感器的结构示意图，参见图1所示，本实用新型实施例一提供了一种电磁超声传感器，包括外壳534、线圈538、聚磁元件535和两块永磁铁536；线圈538、聚磁元件535和两块永磁铁536设置在外壳534的内部；两块永磁铁536相对间隔布置且相互平行，两块永磁铁536同侧的端部的极性相反；聚磁元件535和线圈538相对间隔布置，聚磁元件535位于两块永磁铁536的一端，线圈538位于两块永磁铁536的另一端，且线圈538设置在两块永磁铁536之间。本实用新型提供的电磁超声传感器，由于线圈538位于两块永磁铁536的另一端，且线圈538设置在两块永磁铁536之间，这样增强了电磁超声纵波的穿透能力，提高了电磁超声传感器的信噪比，当用于检测高温管道壁厚时，大大提高了检测的精度，具有良好的检测效果。

本实用新型实施例一中，线圈538为单层平面螺旋状线圈538；聚磁元件535为铁芯，且铁芯呈四棱台的形状。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提供的管道壁厚检测系统的工作示意图，图3为本实用新型实施例二中电磁超声测量环的轴测图，图4为本实用新型实施例二中电磁超声测量环的主视图，图5为图4中沿A-A线的剖视图，图6为本实用新型实施例二中对中限位装置的轴测图，图7为本实用新型实施例二中对中限位装置的主视图，图8为图7中沿B-B线的剖视图，为了便于说明，图5、图7和图8中示出了待测管道，参见图2至图8所示，本实用新型实施例二提供了一种管道壁厚检测系统，包括至少一个实施例一中提供的电磁超声传感器53、信号发生器(未示出)和信号处理机(未示出)；电磁超声传感器53分别与信号发生器、信号处理机电连接；电磁超声传感器53沿待测管道2的外表面的径向分布，以检测管道壁的厚度；工作时，信号发生器向电磁超声传感器53提供激励信号，信号处理机采集处理电磁超声传感器53感应出的管道壁的厚度的信号。需要说明的是，本实施例二中，待测管道2的温度在800℃以上。本施例二提供的管道壁厚检测系统，检测的精度高，并且具有良好的检测效果。

本实施例二中，管道壁厚检测系统还包括电磁超声测量环5和控制器(未示出)；电磁超声传感器53设置在电磁超声测量环5上。

参见图3和图4所示，本实施例二中，电磁超声测量环5包括卡盘装置55和卡盘底座51，卡盘装置55固定在卡盘底座51上。卡盘装置55包括卡盘体551、卡板驱动机构553和至少一个活动卡板552；电磁超声传感器53固定于活动卡板552上；活动卡板552设置在卡盘体551上，且活动卡板552能够沿卡盘体551的径向运动；卡板驱动机构553用于驱动活动卡板552，使其沿卡盘体551的径向运动。卡盘体551设置有吹气管56，用于吹扫电磁超声传感器53的检测面，这样可以保证电磁超声传感器53的检测面，减少测量误差。本实施例二中，电磁超声传感器53的检测面也就是电磁超声传感器53与待测管道2的外表面相对的一面。

本实施例二中，电磁超声传感器53的数量为6个，活动卡板552的数量为6个，6个活动卡板552均匀设置在卡盘体551上，对待测管道2检测时，6个电磁超声传感器53沿待测管道2的径向均匀分布。需要说明的是，本实施例二中电磁超声传感器53和活动卡板552的数量也可以根据实际情况自由选取，例如3个、4个或8个，但是要保证电磁超声传感器53的数量小于或等于活动卡板552的数量，对于其他的情况，本实施例二不再一一具体赘述。

参见图3、图4和图5所示，本实施例二中，卡板驱动机构553包括主动锥齿轮553b、从动锥齿轮553a和第一驱动电机553c；第一驱动电机553c与控制器电连接；从动锥齿轮553a的一个端面设置有锥形齿554，另一个端面设置有螺旋槽555；活动卡板552上与从动锥齿轮553a的接触面设置有螺纹556，且螺纹556与螺旋槽555相啮合。

本实施例二中，活动卡板552上设置有导向限位装置，用于抑制管道的跳动；导向限位装置与电磁超声传感器53固定连接，且电磁超声传感器53位于活动卡板552和导向限位装置之间。通过导向限位装置可以防止待测管道2的跳动过大，而损坏电磁超声传感器53的情况发生。

参见图5所示，本实施例二中，导向限位装置包括第一导向块531、第一导向轮533和第一冷却流体管532；第一导向块531固定于电磁超声传感器53上；第一导向轮533设置在第一导向块531上，用于沿待测管道2的外表面滚动；第一导向块531的导向面与待测管道2的外表面之间的距离沿逆向待测管道2的行进方向逐渐增大，这样可以使待测管道2顺利的向电磁超声传感器53所在的方向移动。第一冷却流体管532用于通入水或压缩气体对第一导向轮533进行冷却，这样可以延长第一导向轮533的使用寿命。需要说明的是，第一导向块531的导向面也就是第一导向块531与待测管道2的外表面相对的一面。

本实施例二中，活动卡板552的对向面与待测管道2的外表面之间的距离大于或等于电磁超声传感器53的检测面与待测管道2的外表面之间的距离，其中对向面为活动卡板552与待测管道2的外表面相对的一面，检测面为电磁超声传感器53与待测管道2的外表面相对的一面。

本实施例二中，导向限位装置的导向面与待测管道2的外表面之间的距离小于电磁超声传感器53的检测面与待测管道2的外表面之间的距离。

参见图2所示，本实施例二中，管道壁厚检测系统还包括定径机6和至少一个对中限位装置8；对中限位装置8，用于抑制管道的跳动，这样进一步的减少了管道的跳动的，可以更好的保护电磁超声传感器53。对中限位装置8位于定径机6和电磁超声测量环5之间。工作时，待测管道2依次经过定径机6、对中限位装置8和电磁超声测量环5；待测管道2在辊道1上传送时，由于待测管道2刚经过定径机6后，待测管道2跳动较小，将电磁超声测量环5设置在定径机6的出口端附近，可以及时发现待测管道的壁厚超差、偏心度过大等问题，从而可以及时采取措施来纠正。如果对降至常温的待测管道进行检测的话，当发现壁厚超差、偏心度过大等问题后，此时再来纠正待测管道的壁厚的控制机构，这样会造成巨大的损失，因为当待测管道降至常温的这段时间里，已经轧制出非常多的其它待测管道。

参见图6、图7和图8所示，本实施例二中，对中限位装置8包括限位底座81以及固定在限位底座81上的机架82；机架82上设置有导向输送辊机构和限位辊机构，导向输送辊机构位于限位辊机构的上方；导向输送辊机构包括输送辊83、传动轴831和第二驱动电机832，输送辊83与传动轴831相连，传动轴831与第二驱动电机832相连；限位辊机构包括限位辊84、第三驱动电机86和导向组件，第三驱动电机86用于驱动限位辊84使其能够上下运动；导向组件设置在限位辊84上；导向组件包括第二导向块841和第二导向轮842，第二导向轮842设置在第二导向块841上，用于沿待测管道2的外表面滚动；第二导向块841的导向面与待测管道2的外表面之间的距离沿逆向待测管道2的行进方向逐渐增大，这样可以使待测管道2顺利的向电磁超声传感器53所在的方向移动。导向组件还包括第二冷却流体管843，用于通入水或压缩气体对第二导向轮进行冷却。

参见图6所示，本实施例二中，对中限位装置8设置有用于驱动输送辊使其能够上下运动的第四驱动电机85，这样可以保证不同外径的待测管道2的中心轴线都处于相同的位置。

参见图2所示，本实施例二中，对中限位装置8的数量为一个；定径机6上设置有光电开关7，用于当检测到待测管道2的管头时，使电磁超声传感器53从等待位进入工作位，当检测到待测管道2的管尾时，使电磁超声传感器53从工作位退回到等待位。光电开并与控制器电连接。光电开关的工作原理为：当检测到待测管道的管头的到达时，控制器延迟设定时间后第一驱动电机553c驱动电磁超声传感器53从等待位进入工作位；当检测到待测管道的管尾到达时，第一驱动电机553c驱动电磁超声传感器53从工作位退回等待位，等待下一根待测管道的测量。需要说明的是，本实施例二中，对中限位装置的数量还可以为两个，两个对中限位装置沿待测管道的行进方向相邻设置；当对中限位装置的数量为两个时，与定径机相邻的对中限位装置上设置有光电开关，用于当检测到待测管道的管头时，使电磁超声传感器从等待位进入工作位，当检测到待测管道的管尾时，使电磁超声传感器从工作位退回到等待位。

本实施例提供的管道壁厚检测系统采用电磁超声传感器发出电磁超声波对管道壁厚进行测厚，其具有检测精度高，效果好的特点。与利用放射性元素辐射的射线测厚相比，可以更好的保护人身安全，并且使用维护方便；与利用激光装置发射短脉冲激光束测厚相比，可以避免发射的激光对人眼和皮肤会有伤害。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电磁超声传感器，其特征在于，包括外壳、线圈、聚磁元件和两块永磁铁；所述线圈、所述聚磁元件和两块所述永磁铁设置在所述外壳的内部；两块永磁铁相对间隔布置且相互平行，两块永磁铁同侧的端部的极性相反；所述聚磁元件和所述线圈相对间隔布置，所述聚磁元件位于两块永磁铁的一端，所述线圈位于两块永磁铁的另一端，且所述线圈设置在两块永磁铁之间。

2.根据权利要求1所述的电磁超声传感器，其特征在于，所述聚磁元件为铁芯，且所述铁芯呈四棱台的形状。

3.一种管道壁厚检测系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1或2中所述的电磁超声传感器、信号发生器和信号处理机，所述电磁超声传感器分别与所述信号发生器、所述信号处理机电连接，所述电磁超声传感器沿待测管道的外表面的径向分布，以检测管道壁的厚度。

4.根据权利要求3所述管道壁厚检测系统，其特征在于，还包括电磁超声测量环和控制器；所述电磁超声传感器设置在所述电磁超声测量环上。

5.根据权利要求4所述管道壁厚检测系统，其特征在于，所述电磁超声测量环包括卡盘装置和卡盘底座，所述卡盘装置固定在所述卡盘底座上。

6.根据权利要求5所述管道壁厚检测系统，其特征在于，所述卡盘装置包括卡盘体、卡板驱动机构和至少一个活动卡板；所述电磁超声传感器固定于所述活动卡板上；所述活动卡板设置在所述卡盘体上，且所述活动卡板能够沿所述卡盘体的径向运动；所述卡板驱动机构用于驱动所述活动卡板，使其沿所述卡盘体的径向运动。

7.根据权利要求6所述管道壁厚检测系统，其特征在于，所述卡板驱动机构包括主动锥齿轮、从动锥齿轮和第一驱动电机；所述第一驱动电机与所述控制器电连接；所述从动锥齿轮的一个端面设置有锥形齿，另一个端面设置有螺旋槽；所述活动卡板上与所述从动锥齿轮的接触面设置有螺纹，且所述螺纹与所述螺旋槽相啮合。

8.根据权利要求6或7中所述管道壁厚检测系统，其特征在于，所述活动卡板上设置有导向限位装置，用于抑制管道的跳动；所述导向限位装置与所述电磁超声传感器固定连接，且所述电磁超声传感器位于所述活动卡板和所述导向限位装置之间；

所述导向限位装置包括第一导向块、第一导向轮和第一冷却流体管；所述第一导向块固定于所述电磁超声传感器上；所述第一导向轮设置在所述第一导向块上，用于沿待测管道的外表面滚动；

所述第一导向块的导向面与所述待测管道的外表面之间的距离沿逆向所述待测管道的行进方向逐渐增大；

所述第一冷却流体管用于通入水或压缩气体对第一导向轮进行冷却。

9.根据权利要求4至7中任一项所述管道壁厚检测系统，其特征在于，还包括定径机和至少一个对中限位装置；所述对中限位装置，用于抑制管道的跳动；所述对中限位装置位于所述定径机和所述电磁超声测量环之间；

所述对中限位装置包括限位底座以及固定在所述限位底座上的机架；所述机架上设置有导向输送辊机构和限位辊机构，所述导向输送辊机构位于所述限位辊机构的上方；

所述导向输送辊机构包括输送辊、传动轴和第二驱动电机，所述输送辊与所述传动轴相连，所述传动轴与所述第二驱动电机相连；

所述限位辊机构包括限位辊、第三驱动电机和导向组件，所述第三驱动电机用于驱动所述限位辊使其能够上下运动；所述导向组件设置在所述限位辊上；

所述导向组件包括第二导向块和第二导向轮，所述第二导向轮设置在所述第二导向块上，用于沿所述待测管道的外表面滚动；所述第二导向块的导向面与所述待测管道的外表面之间的距离沿逆向所述待测管道的行进方向逐渐增大。

10.根据权利要求9所述管道壁厚检测系统，其特征在于，所述对中限位装置设置有用于驱动所述输送辊使其能够上下运动的第四驱动电机。