低频电磁检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种低频电磁检测系统，其结构主要包括激励线圈、感应式磁传感器检测线圈、主控电路、信号调理电路、显示面板和存储系统。本实用新型专利技术能够识别储罐罐底缺陷大小及位置，在不需要耦合剂和磁铁的情况下能够对储罐罐底进行全面检测，精度高、设备轻盈、使用便捷。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种低频电磁检测系统，特别是涉及储罐罐底低频电磁检测系统，适用于石油、天然气和其它化工原料储罐罐底缺陷检测。
技术介绍
储罐罐底特定的使用环境导致它是储罐最容易发生腐蚀的区域，储罐一旦破损导致泄漏，会对生态环境以及人民生命财产安全造成巨大损失。为确保储罐安全稳定运行，应对储罐罐底的缺陷进行检测。现行储罐罐底检测技术主要有超声波检测（UT）、涡流检测（ET）、漏磁检测（MFL）等，但各有优缺点，如超声波检测不能定量分析缺陷大小、涡流检测只能对材料的近表面缺陷进行检测、漏磁检测需要外加强磁场等。
技术实现思路
专利技术目的本技术提出一种低频电磁检测系统，其目的是为了提高检测精度和稳定性。技术方案一种低频电磁检测系统，采用极低频交流不饱和磁化的方式，其特征在于：主要包括激励线圈、感应式磁传感器检测线圈、主控电路、信号调理电路、显示面板和存储系统；主控电路分别连接显示面板和存储系统；主控电路连接低通滤波电路，低通滤波电路连接功率放大电路，功率放大电路连接激励线圈，低通滤波电路连接功率放大电路；激励线圈连接检测线圈，检测线圈连接信号调理电路，信号调理电路连接主控电路的模数转换模块，主控电路连接分时复用电路，分时复用电路连接电压跟随电路，电压跟随电路连接信号调理电路。激励线圈缠绕在被测材料上，检测线圈设置在被测材料的腐蚀缺陷的上方。激励线圈的磁芯为半圆形，内经45mm，外径55mm，宽65mm，磁芯选用矽钢片。检测线圈为圆柱状。检测线圈由32组磁传感器线圈组成，其中每两组线圈组成一路检测信号，共16路。磁传感器线圈内径为1.5mm、外径为3mm、高为2.3mm，由放置在检测线圈中的检测线圈磁芯通过线径0.05mm漆包线绕制成；检测线圈磁芯为坡莫合金，呈细长圆柱状。优点及效果本技术这种低频电磁检测系统，具有如下优点：（1）基于低频电磁技术设计了激励线圈、感应式磁传感器线圈阵列可有效应用于储罐罐底缺陷检测，具有设备体积小、设备轻、使用方便等特点；（2）实现了不需要耦合剂和磁铁即可完成对材料的全面检测；（3）不仅可应用于储罐罐底检测，由于它的轻便特性，对大口径输水管道（管径达3~12m）的全面检测也提供了一种新的解决方案。附图说明图1是本技术结构示意图。图2是本技术激励线圈阵列结构示意图图。图3是本技术储罐罐底低频电磁检测系统组成框图。图4是主控电路示意图。图5是低通滤波电路示意图。图6是功率放大电路示意图。图7是信号调理电路示意图。图8是分时复用电路示意图。图9是电压跟随电路示意图。附图标记说明：1:激励线圈；2：腐蚀缺陷；3：检测线圈；4：被测材料；7：低通滤波电路；8：功率放大电路；11：显示面板；12：主控电路；14：信号调理电路；17：存储系统；19：分时复用电路；20：电压跟随电路。具体实施方式储罐罐底低频电磁检测系统完成对原油储罐罐底缺陷的高精度检测，能够实时存储检测数据，可提取缺陷位置检测信号的幅值和相位，识别储罐罐底缺陷的大小及位置，在储罐完全没有泄漏的情况下，为储罐的安全稳定运行提供可靠的保障。本技术涉及一种低频电磁检测系统，采用极低频交流不饱和磁化的方式，如图1-图3中所示，主要包括激励线圈1、感应式磁传感器检测线圈3、主控电路12、信号调理电路14、显示面板11和存储系统17。主控电路12分别连接显示面板11和存储系统17；主控电路12连接低通滤波电路7，低通滤波电路7连接功率放大电路8，功率放大电路8连接激励线圈1，低通滤波电路7连接功率放大电路8；激励线圈1连接检测线圈3，检测线圈3连接信号调理电路14，信号调理电路14连接主控电路12的模数转换模块，主控电路12连接分时复用电路19，分时复用电路19连接电压跟随电路20，电压跟随电路20连接信号调理电路14。激励线圈1缠绕在被测材料4上，检测线圈3设置在被测材料4的腐蚀缺陷2的上方。激励线圈磁芯形状设计成半圆形，内径45mm，外径55mm，宽65mm，磁芯选用矽钢片。检测线圈3为圆柱状。检测线圈3由32组磁传感器线圈组成，其中每两组线圈组成一路检测信号，共16路。由于磁芯具有不易达到磁饱和的特点，为了准确反映磁传感器“点”磁场值，提高检测灵敏度，将磁传感器线圈设计成圆柱状。检测线圈磁芯材料为坡莫合金，将其加工成细长圆柱状，放置在检测线圈中，由线径0.05mm漆包线绕制成磁传感器线圈，磁传感器线圈内径为1.5mm、外径为3mm、高为2.3mm。本技术能够采集储罐罐底（被测材料）腐蚀缺陷2位置检测信号，并能够提取缺陷位置检测信号的幅值和相位，能够检测出钢板上20mm长、2mm宽、壁厚20%的腐蚀缺陷，并可穿透厚度达到8mm的标准涂层检测出裂缝。如图4-图9所示，主控电路的PB5引脚连接低通滤波电路的同相输入端，低通滤波电路的输出端连接功率放大电路的运放LM1875的同相输入端，功率放大电路的输出端连接激励线圈，检测线圈的输出信号连接调理电路的运放的反相输入端，主控电路的GPIOC口连接分时复用电路的MAX306的控制端，分时复用电路的MAX306的COM引脚连接电压跟随电路的运放的同相输入端，电压跟随电路的输出端连接调理电路的运放的反相输入端。本技术工作原理如下：本技术所述的低频电磁检测系统主要通过主控电路12产生方波信号，低频脉冲信号经低通滤波电路7和功率放大电路8后输出模拟正弦信号加载至向激励线圈1上，产生交变电磁场，透过被测材料储罐罐底和位于其表面的感应式磁传感器检测线圈3，相应地，传感器线圈输出随激励信号变化的带噪声正弦信号，通过信号调理电路14处理并提取输出信号的相位和幅值（基于正弦曲线最小二乘拟合算法），将检测数据以及外部时钟实时输入至SD卡存储系统17，并通过显示面板11的液晶显示的形式将检测信号幅值和相位变化的趋势呈现出来，以达到实时识别被测材料储罐罐底缺陷大小及位置的目的。激励线圈1所加载的极低频（3~30Hz）正弦信号是由主控电路12产生脉冲信号并经低通滤波电路7得到，可有效同步采样时序控制采样时间点以得到相位参数变化值。感应式磁传感器检测线圈3采用阵列形式，系统选取十六路检测通道，单次可检测范围达160mm，检测灵敏度（有效检测范围）达5mm。整机系统为有效识别检测信号相位变化，采用主控电路12输出方波信号再通过8阶巴特沃斯滤波器产生正弦激励信号，经功率运放接至负载电路。十六路通道输出信号经处理后输入至分时复用电路19，由主控电路12输出的高频脉冲信号进行通道选择控制，保证在单激励周期内完成对所有通道信号的采集，极大地提高了系统响应时间。在显示面板12上的参数设置模块包含有功能参数（激励功率、激励频率、缺陷门限）设置、幅值波形变化趋势图等，可以实时显示且实时存储，便于后期数据调用和处理。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低频电磁检测系统，采用极低频交流不饱和磁化的方式，其特征在于：主要包括激励线圈（1）、感应式磁传感器检测线圈（3）、主控电路（12）、信号调理电路（14）、显示面板（11）和存储系统（17）；主控电路（12）分别连接显示面板（11）和存储系统（17）；主控电路（12）连接低通滤波电路（7），低通滤波电路（7）连接功率放大电路（8），功率放大电路（8）连接激励线圈（1），低通滤波电路（7）连接功率放大电路（8）；激励线圈（1）连接检测线圈（3），检测线圈（3）连接信号调理电路（14），信号调理电路（14）连接主控电路（12）的模数转换模块，主控电路（12）连接分时复用电路（19），分时复用电路（19）连接电压跟随电路（20），电压跟随电路（20）连接信号调理电路（14）。

【技术特征摘要】
1.一种低频电磁检测系统，采用极低频交流不饱和磁化的方式，其特征在于：主要包括激励线圈（1）、感应式磁传感器检测线圈（3）、主控电路（12）、信号调理电路（14）、显示面板（11）和存储系统（17）；主控电路（12）分别连接显示面板（11）和存储系统（17）；主控电路（12）连接低通滤波电路（7），低通滤波电路（7）连接功率放大电路（8），功率放大电路（8）连接激励线圈（1），低通滤波电路（7）连接功率放大电路（8）；激励线圈（1）连接检测线圈（3），检测线圈（3）连接信号调理电路（14），信号调理电路（14）连接主控电路（12）的模数转换模块，主控电路（12）连接分时复用电路（19），分时复用电路（19）连接电压跟随电路（20），电压跟随电路（20）连接信号调理电路（14）。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦文婷，慕进良，林媛媛，尧宗伟，阳华，张海宁，许建超，向东，
申请(专利权)人：秦文婷，
类型：新型
国别省市：新疆;65