一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统技术方案

一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统，其特征在于：由伸缩手柄(1)、手柄连接装置(2)、方向滚轮(3)、前进滚轮(4)、检测探头(5)、扫描箱(6)、支架(7)、电子模块(8)组成和前进滚轮支架(9)；伸缩手柄(1)通过手柄连接装置(2)与扫描箱(6)相连，方向滚轮(3)连接在手柄连接装置(2)下方，扫描头(5)位于扫描箱(6)底部中间位置，电子模块(8)通过支架(7)连接在扫描箱(6)的斜上方，前进滚轮(4)通过前进滚轮支架(9)连接在扫描箱(6)前方。本发明专利技术具有操作简单、方便携带、灵敏度高的特点，可以应用测量金属类特种设备的边角、管子下面等大仪器不容易到达的地方。

Damage detection system for metal special equipment based on low frequency eddy current

A special kind of metal equipment damage detection system based on low frequency eddy current, which is characterized in that a telescopic handle (1) and a handle connecting device (2), (3), forward direction of roller roller (4), (5), scanning probe box (6) and a bracket (7), the electronic module (8) and forward wheel bracket (9); a telescopic handle (1) connected by the handle device (2) and the scanning box (6) connected to the direction the wheel (3) connected to the handle connecting device (2) below the scanning head (5) is located in the scanning box (6) the middle position at the bottom of the electronic module (8) through the bracket (7) connected to the scanning box (6) of the top of the ramp move roller (4) through the forward wheel bracket (9) connected to the scanning box (6). The invention has the advantages of simple operation, convenient carrying and high sensitivity, and can be used to measure the edge angle of the metal special equipment and the places which are not easy to reach, such as the lower part of the pipe and the like.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统，属于电磁检测

技术介绍
对承压设备这些损伤及其造成的缺陷的检测，现有无损检测方法如射线、超声、磁粉和渗透等，在适应现场的高低温环境、设备表面状况等方面都有各自的不足，比如：1)需要和金属本体进行良好的耦合，以使超声波能够实现在传感器与金属本体之间的传播和接收。2)一般是针对某点壁厚的测量，不适用于大面积的扫查检测，因此检测速度非常缓慢。低频涡流检测又称低频电磁，是使用离散的激励和接收传感器线圈，激励线圈在较低频率(一般为1Hz-100Hz)下激发产生一个交变电磁场，并穿透被测材料，通过观测电磁场产生的信号强度变化情况来检测缺陷。涡流检测技术是以电磁理论为基础，当载有电流的测试线圈靠近导体工件时，由线圈产生的交变磁场会在导体中产生感应电流，即产生涡流。涡流的大小、相位及流动形式受工件性能及表面或近表面出现缺陷的影响，涡流的反作用磁场又将引起线圈电压和阻抗的变化。通过仪器检测出线圈中电压或阻抗的变化，即可有效的探测导体内缺陷的存在。涡流检测技术是从1950开始，常用的涡流通常为1KHz-500KHz，受到趋肤效应的影响，涡流检测的穿透深度被大大限制，因此涡流检测常长用于金属表面和近表面检测。低频电磁通过降低频率克服趋肤效应的影响，有效提高检测深度30倍以上。基于上述背景，研发一种能对表面要求不高，最好能有一定提离的快捷、轻便，灵敏度相对较高的无损检测方法是当前研究的重点，有利于更好的防止特种设备的失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统。本专利技术具有便于携带，结构简单，易于操作，敏感度高，可以应用于测量金属类特种设备的边角、管子下面等大仪器不容易到达的地方。本专利技术的技术方案是：所述的一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统，其特征在于：由伸缩手柄(1)、手柄连接装置(2)、方向滚轮(3)、前进滚轮(4)、扫描头(5)、扫描箱(6)、支架(7)、电子模块(8)和前进滚轮支架(9)组成；伸缩手柄(1)通过手柄连接装置(2)与扫描箱(6)相连，方向滚轮(3)连接在手柄连接装置(2)下方，扫描头(5)位于扫描箱(6)底部中间位置，电子模块(8)通过支架(7)连接在扫描箱(6)的斜上方，前进滚轮(4)通过前进滚轮支架(9)连接在扫描箱(6)前方。所述的一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统，其特征在于：伸缩手柄(1)可以收缩并且通过手柄连接装置(2)折叠。所述的一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统，其特征在于：电子模块(8)由显示模块(81)、电源模块(82)、数据采集及缺陷识别模块(83)组成，数据采集及缺陷识别模块(83)包括主控芯片(831)、功率放大器(832)和信号处理模块(833)，显示模块(81)由液晶显示屏(811)及蜂鸣器(812)组成。所述的一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统，其特征在于：扫描头(5)由霍尔效应传感器(51)、激励线圈(52)组成，主控芯片(831)产生一个低频正弦信号(1-100Hz)，经过功率放大器(832)放大后，信号通过激励线圈(52)后产生磁场，缺陷会使磁场发生变化，霍尔效应传感器(51)能感应出这种磁场的变化并通过信号处理模块(833)在液晶显示屏(811)显示出来。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术不需要永磁激励，减轻了设备重量和操作强度，能够识别缺陷是位于被检试件的底部或是顶部，提高了检测精度，并且对被检表面要求低。2.本专利技术具有速度快，无需耦合的的有点，并且能够通过涡流传感器阵列实现电磁成像。3.本专利技术便于携带，结构简单，易于操作，敏感度高。4.本专利技术可以应用于测量金属类特种设备的边角、管子下面等大仪器不容易到达的地方。附图说明图1是一种基于低频电磁的金属类特种设备损伤检测系统整体示意图；图2是一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统的电子模块框图；图3是一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统的扫描头示意图。具体实施方式下面结合附图及实施实例对本专利技术作进一步描述：参见附图1，一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统，其特征在于：由伸缩手柄(1)、手柄连接装置(2)、方向滚轮(3)、前进滚轮(4)、扫描头(5)、扫描箱(6)、支架(7)和电子模块(8)组成；伸缩手柄(1)通过手柄连接装置(2)与扫描箱(6)相连，方向滚轮(3)连接在手柄连接装置(2)下方，扫描头(5)位于扫描箱(6)底部中间位置，电子模块(8)通过支架(7)连接在扫描箱(6)的斜上方，前进滚轮(4)通过前进滚轮支架(9)连接在扫描箱(6)前方。伸缩手柄(1)可以收缩并且通过手柄连接装置(2)折叠。图2所示为一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统的电子模块的框图，如图所示，电子模块(8)由电源模块(81)、数据采集及缺陷识别模块(83)和显示模块(82)。电源模块(81)选用7805降压芯片，将12V的直流电压变换成直流5V电压，用于给其他模块供电，同时在电池电压过低时给出报警信号。数据采集及缺陷识别模块(83)的主控芯片(831)选用STM32F103ZET6，主要完成对磁场数据的采集以及对缺陷的识别和量化功能，以及人机交互信息的处理功能，是检测系统的核心模块。主控芯片(831)将采集到的数据与正常数据比较，以判断缺陷有无。而采集数据与正常数据之差的绝对值大小，能反应缺陷的深度。通过检测数据与一系列对应于不同深度的标准缺陷数据进行比较，即可实现缺陷量化。标准缺陷数据是在设备标定时，在标准试板上逐个扫描标准缺陷采集得到，这些数据存储在主控芯片(831)的闪速存储器(8311)中，每次检测开始之前，首先由用户设定待测底板的厚度值及缺陷深度报警阈值，然后由主控芯片(831)查找闪存存储器(8311)里存储的对应板厚的阈值数据。开始检测后，每次循环采集扫描头(5)的数据，采集一定次数后，即可得到扫描头(5)中每个霍尔效应传感器(51)的峰峰值，将这些峰峰值与标准缺陷数据进行比较，以判断该探头对应扫描区域的缺陷有无。如果发现缺陷，就进入缺陷报警状态，蜂鸣器(812)响并由液晶显示屏(811)来显示缺陷的位置及缺陷的宽度以及每个霍尔效应传感器(51)所检测到的缺陷的深度信息。图3所示为一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统的扫描头(5)示意图，如图所示，扫描头(5)由霍尔效应传感器(51)、激励线圈(52)、支架(53)和磁轭(54)组成。霍尔效应传感器(51)选用UGN3503，组成一个阵列，放在支架(53)上，激励线圈(52)采用U型锰锌铁氧体做磁芯，由两个线圈组成，线圈为直径为0.3-0.7mm漆包线，匝数在50匝左右，缠绕在磁轭(54)上。主控芯片(831)产生一个低频正弦信号，频率为1-100Hz，经过功率放大器(832)放大后，信号通过激励线圈(52)后产生磁场，缺陷会使磁场发生变化，霍尔效应传感器(51)能感应出这种磁场的变化并通过信号处理模块(833)将信号通过IIC通信传送给主控芯片(831)，在液晶显示屏(811)显示出来。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统，其特征在于：由伸缩手柄(1)、手柄连接装置(2)、方向滚轮(3)、前进滚轮(4)、扫描头(5)、扫描箱(6)、支架(7)、电子模块(8)和前进滚轮支架(9)组成；伸缩手柄(1)通过手柄连接装置(2)与扫描箱(6)相连，方向滚轮(3)连接在手柄连接装置(2)下方，扫描头(5)位于扫描箱(6)底部中间位置，电子模块(8)通过支架(7)连接在扫描箱(6)的斜上方，前进滚轮(4)通过前进滚轮支架(9)连接在扫描箱(6)前方。

【技术特征摘要】
1.一种基于低频涡流的金属类特种设备损伤检测系统，其特征在于：由伸缩手柄(1)、手柄连接装置(2)、方向滚轮(3)、前进滚轮(4)、扫描头(5)、扫描箱(6)、支架(7)、电子模块(8)和前进滚轮支架(9)组成；伸缩手柄(1)通过手柄连接装置(2)与扫描箱(6)相连，方向滚轮(3)连接在手柄连接装置(2)下方，扫描头(5)位于扫描箱(6)底部中间位置，电子模块(8)通过支架(7)连接在扫描箱(6)的斜上方，前进滚轮(4)通过前进滚轮支架(9)连接在扫描箱(6)前方。2.根据权利要求1所述的一种基于低频涡流的技术类特种设备损伤检测系统，其特征在于：伸缩手柄(1)可以收缩并且通过手柄连接装置(2)折叠。3.根据权利要求1所述的一种基于低频涡流的技术类特种设备损伤...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈常宇，刘泽旭，邵方可，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33