一种基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置，将远场发射线圈和近场发射线圈同时分别以20Hz和8KHz激发，并通过管道壁传输，两种信号在管道上叠加后先后被平均场线圈、阵列传感器接收；平均场线圈对叠加信号进行放大滤波，然后判断是否有缺陷，若有，则使用管道近场周向阵列传感器检测叠加信号发生突变时的突变信号，突变信号再依次进行放大、滤波、采样和修正，最后通过数据处理电路检测管道内外壁缺陷位置。

A device based on electromagnetic eddy current to detect the location of defects in the inner and outer walls of pipelines

The invention discloses a device based on electromagnetic eddy current to detect the location of defects on the inner and outer walls of pipelines, which excites the far-field coil and the near-field coil at 20 Hz and 8 KHz respectively, and transmits them through the pipeline wall. The two signals are superimposed on the pipeline and then received by the average-field coil and array sensor; the average-field coil is superimposed on each other. The signal is amplified and filtered, then the defect is judged. If so, the pipeline near-field circumferential array sensor is used to detect the abrupt change signal when the superimposed signal mutates. The abrupt change signal is amplified, filtered, sampled and corrected in turn. Finally, the defect location of the inner and outer wall of the pipeline is detected by the data processing circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置
本专利技术属于电磁涡流测井
，更为具体地讲，涉及一种基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置。
技术介绍
电磁涡流阵列检测技术具有检测速度较快、覆盖范围广和测试精度较高等优点。近年来，随着传感器技术的发展，电磁涡流阵列传感器检测技术的研究和应用得到极大的发展，广泛应用于航空航天部件和油气管道的无损检测中。管道远场涡流检测研究中，接收线圈与发射线圈同轴设置于管内中心轴位置。线圈同轴设置的检测模式对于全周向缺陷可以实现良好检测，而对于半周向缺陷、1/4周向缺陷或更小局部缺陷不能准确实现其具体位置和深度的检测，因为同轴检测模式下检测信号反映的是管壁一周的平均壁厚情况。若将接收线圈贴近管壁设置可以提高局部缺陷的定位和定量检测精度，但是这势必需要更多的检测次数以完成管道周向壁厚的整体检测，降低了管道的检测速度。在管道涡流检测的远场区域设置阵列检测传感器，可以提高检测速度、精度和实现缺陷在管壁周向和轴向位置的检测；由于远场信号具有两次穿透管壁的传输特性，对管道内壁和外壁缺陷具有相同的检测灵敏度，远场阵列传感器的检测信号不能实现内外壁缺陷的分辨。针对这个问题，利用高频信号仅在管壁近表面传输的趋肤特性，通过在远场阵列检测传感器正下方的骨架上增设一个高频信号发射线圈来实现缺陷在管道内外壁位置的分辨。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置，利用电磁涡流信号仅在管壁近表面传输的趋肤特性，实现内外管壁缺陷的分辩。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置，其特征在于，包括：一管道近场周向阵列传感器，位于远场区域且呈周向式等间距分布，通过机械支架控制向外撑出紧贴被测管壁，且与平均场线圈、近场发射线圈与远场发射线圈同轴，位于骨架轴心上；管道近场周向阵列传感器用于同时接收近场发射线圈和远场发射线圈发送的电磁涡流信号，并实时监测出电磁涡流信号发生突变时的突变信号；一平均场线圈，用于同时接收近场发射线圈和远场发射线圈发送的电磁涡流信号，用于检测管道周向是否存在缺陷，若存在缺陷，则使用管道近场周向阵列传感器继续接收电磁涡流信号进行内外壁检测一近场发射线圈，用于产生高频电磁涡流信号，并通过被测管道的管壁进行传输，用于管道内外壁缺陷检测；一远场发射线圈，用于产生低频电磁涡流信号，并通过被测管道的管壁进行传输，辅助用于管道内外壁缺陷检测；一放大电路，用于接收管道近场周向阵列传感器监测出的突变信号，并进行放大；一滤波电路，对放大后的突变信号进行滤波，区分出高频电磁涡流信号和低频电磁涡流信号；一数据采集电路，分别对高频电磁涡流信号和低频电磁涡流信号进行采样；一数据修正电路，用于对采样数据进行修正，并通知数据处理电路进行数据处理；一数据处理电路，读取修正后的采样数据，并进行再次滤波，然后对滤波后的数据求取相位再将此相位再分别与高频电磁涡流信号和低频电磁涡流信号的相位求差，若低频电磁涡流信号的相位发生变化，而高频电磁涡流信号的相位无变化，即低频积分参数CorP_L为1，高频积分参数CorP_H为0，则该缺陷为外壁缺陷；若低频电磁涡流信号的相位发生变化，而高频电磁涡流信号的相位也发生变化时，即高频积分参数CorP_H为1，则该缺陷为内壁缺陷；远场发射线圈和近场发射线圈同时分别以低频和高频激发，并通过管道壁传输，两种信号在管道上叠加后先后被平均场线圈、阵列传感器接收；平均场线圈对叠加信号进行放大滤波，然后判断是否有缺陷，若有，则使用管道近场周向阵列传感器检测叠加信号发生突变时的突变信号，突变信号再依次进行放大、滤波、采样和修正，最后通过数据处理电路检测管道内外壁缺陷位置。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置，将远场发射线圈和近场发射线圈同时分别以20Hz和8KHz激发，并通过管道壁传输，两种信号在管道上叠加后先后被平均场线圈、阵列传感器接收；平均场线圈对叠加信号进行放大滤波，然后判断是否有缺陷，若有，则使用管道近场周向阵列传感器检测叠加信号发生突变时的突变信号，突变信号再依次进行放大、滤波、采样和修正，最后通过数据处理电路检测管道内外壁缺陷位置。附图说明图1是本专利技术基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置原理图；图2是管道近场周向阵列传感器检测模型图；图3是拼接管道中涡流周向检测的2D轴对称模型图；图4是信号处理框图；图5是远、近场涡周向流检测信号比较图；图6是拼接管道中近场阵列检测模型图；图7是近场涡流检测仿真信号的微分处理结果图。图8是缺陷位置判别结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置原理图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术一种一种基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置，包括：管道近场周向阵列传感器、平均场线圈、近场发射线圈、远场发射线圈、放大电路、滤波电路、数据采集电路、数据修正电路和数据处理电路。管道近场周向阵列传感器，位于远场区域且呈周向式等间距分布，通过机械支架控制向外撑出紧贴被测管壁，且与平均场线圈、近场发射线圈与远场发射线圈同轴，位于骨架轴心上，如图2所示；管道近场周向阵列传感器用于同时接收近场发射线圈和远场发射线圈发送的电磁涡流信号，并实时监测出电磁涡流信号发生突变时的突变信号；在本实施例中，管道近场周向阵列传感器设置了12个位于远场区域且呈周向式分布的传感器。12个传感器在周向上等间距分布，每个传感器的检测范围为1英寸(25.4毫米)。12个传感器仅在内直径97毫米的管道上检测适中，在其它内径的管道上检测覆盖范围不足或重叠。本实施例所采用的管道近场周向阵列传感器主要用于检测内直径范围为55毫米～220毫米的管道。当测试内直径小于97毫米的管道时，各传感器的检测范围发生重叠，此时可以等间隔抽取传感器(如抽取编号为1、3、5…的传感器)的检测信号进行处理或者采用数据一致性融合技术对阵列检测信号进行处理；当测试内直径大于97毫米的管道时，可旋转阵列传感器进行多次测试(如第一次测试时1号传感器在周向的方位角为0度，则第二次测量时可将1号传感器按顺时针或逆时针旋转15度)；其中，每个传感器由绞线绕制而成，参数如表1。表1平均场线圈，用于同时接收近场发射线圈和远场发射线圈发送的电磁涡流信号，用于检测管道周向是否存在缺陷，若存在缺陷，则使用管道近场周向阵列传感器继续接收电磁涡流信号进行内外壁检测；近场发射线圈，用于产生高频电磁涡流信号，并通过被测管道的管壁进行传输，用于管道内外壁缺陷检测；在本实施例中，近场发射线圈由绞线绕制而成，其目的是为了补充实现通过管道近场周向阵列传感器对管道缺陷内外壁位置的分辨，近场发射线圈与远场发射线圈同轴，且相距832mm。远场发射线圈，用于产生低频电磁涡流信号，并通过被测管道的管壁进行传输，辅助用于管道内外壁缺陷检测；在本实施例中，如图3所示，为了获取低频电磁涡流信号和高频电磁涡流信号的特征进行比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置，其特征在于，包括：一管道近场周向阵列传感器，位于远场区域且呈周向式等间距分布，通过机械支架控制向外撑出紧贴被测管壁，且与平均场线圈、近场发射线圈与远场发射线圈同轴，位于骨架轴心上；管道近场周向阵列传感器用于同时接收近场发射线圈和远场发射线圈发送的电磁涡流信号，并实时监测出电磁涡流信号发生突变时的突变信号；一平均场线圈，用于同时接收近场发射线圈和远场发射线圈发送的电磁涡流信号，用于检测管道周向是否存在缺陷，若存在缺陷，则使用管道近场周向阵列传感器继续接收电磁涡流信号进行内外壁检测一近场发射线圈，用于产生高频电磁涡流信号，并通过被测管道的管壁进行传输，用于管道内外壁缺陷检测；一远场发射线圈，用于产生低频电磁涡流信号，并通过被测管道的管壁进行传输，辅助用于管道内外壁缺陷检测；一放大电路，用于接收管道近场周向阵列传感器监测出的突变信号，并进行放大；一滤波电路，对放大后的突变信号进行滤波滤波，区分出高频电磁涡流信号和低频电磁涡流信号；一数据采集电路，分别对高频电磁涡流信号和低频电磁涡流信号进行采样；一数据修正电路，用于对采样数据进行修正，并通知数据处理电路进行数据处理；一数据处理电路，读取修正后的采样数据，并进行再次滤波，然后对滤波后的数据求取相位...

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁涡流检测管道内外壁缺陷位置的装置，其特征在于，包括：一管道近场周向阵列传感器，位于远场区域且呈周向式等间距分布，通过机械支架控制向外撑出紧贴被测管壁，且与平均场线圈、近场发射线圈与远场发射线圈同轴，位于骨架轴心上；管道近场周向阵列传感器用于同时接收近场发射线圈和远场发射线圈发送的电磁涡流信号，并实时监测出电磁涡流信号发生突变时的突变信号；一平均场线圈，用于同时接收近场发射线圈和远场发射线圈发送的电磁涡流信号，用于检测管道周向是否存在缺陷，若存在缺陷，则使用管道近场周向阵列传感器继续接收电磁涡流信号进行内外壁检测一近场发射线圈，用于产生高频电磁涡流信号，并通过被测管道的管壁进行传输，用于管道内外壁缺陷检测；一远场发射线圈，用于产生低频电磁涡流信号，并通过被测管道的管壁进行传输，辅助用于管道内外壁缺陷检测；一放大电路，用于接收管道近场周向阵列传感器监测出的突变信号，并进行放大；一滤波电路，对放大后的突变信号进行滤波滤波，区分出高频电磁涡流信号和低频电磁涡流信号；一数据采集电路，分别对高频电磁涡流信号和低频电磁涡流信号进行采样；一数据修正电路，用于对采样数据进行修正，并通知数据处理电路进行数据处理；一数据处理电路，读取修正后的采样数据，并进行再次滤波，然后对滤波后的数据求取相位再将此相位再分别与高频电磁涡流信号和低...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，师奕兵，王志刚，李焱骏，孙虎，高旭阳，李志鹏，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51