【技术实现步骤摘要】
基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置
本专利技术涉及管道缺陷检测
,尤其涉及一种基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置。
技术介绍
管道运输作为当今五大运输方式之一,在石油化工领域发挥着不可替代的作用。由于管道经常工作在恶劣的环境中,长时间工作会出现管壁自然腐蚀和管壁破损等问题,这些重大的安全隐患最终会导致管道泄漏事故的发生,因此迫切需要发展一种有效的管道内壁缺陷检测系统及方法,作为管道安全运行的重要保障。目前,常用的铁磁材料无损检测方法主要有:漏磁检测、射线检测、涡流检测、超声检测、渗透检测,但是这些检测方法都有自己的不足。有些方法需要耦合剂,有些方法只是能检测缺陷的近表面,有些方法设备体积庞大结构复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置,用于实现铁磁性管道内壁缺陷的无接触检测。为解决上述技术问题,本专利技术所采取的技术方案是:一种基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置,包括多频正弦激励信号发生模块、正交电磁检测探头、霍尔传感器模块、信号调 ...
【技术保护点】
1.一种基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置,其特征在于:该装置包括多频正弦激励信号发生模块、正交电磁检测探头、霍尔传感器模块、信号调理电路、A/D转换模块、FPGA中央处理单元、缺陷异常判别模块、基于K‑近邻算法的缺陷尺寸预测模块;所述多频正弦激励信号发生模块用于产生多频信号,为正交电磁检测探头提供激励;正交电磁检测探头包括两个相互正交的轴向电磁检测探头和周向电磁检测探头,用于对管道进行磁化,并获取管道缺陷轴向与周向尺寸和管道缺陷深度;霍尔传感器模块安装在正交电磁检测探头中心位置,整个检测装置在管道内移动的过程中,霍尔传感器模块用于捕捉磁场的变化并输出多频电磁 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置,其特征在于:该装置包括多频正弦激励信号发生模块、正交电磁检测探头、霍尔传感器模块、信号调理电路、A/D转换模块、FPGA中央处理单元、缺陷异常判别模块、基于K-近邻算法的缺陷尺寸预测模块;所述多频正弦激励信号发生模块用于产生多频信号,为正交电磁检测探头提供激励;正交电磁检测探头包括两个相互正交的轴向电磁检测探头和周向电磁检测探头,用于对管道进行磁化,并获取管道缺陷轴向与周向尺寸和管道缺陷深度;霍尔传感器模块安装在正交电磁检测探头中心位置,整个检测装置在管道内移动的过程中,霍尔传感器模块用于捕捉磁场的变化并输出多频电磁检测信号;信号调理电路用于对霍尔传感器模块输出的多频电磁检测信号进行滤波、放大,并输入A/D转换模块;A/D转换模块用于在FPGA中央处理单元控制下实现滤波、放大后多频电磁检测信号的模数转换,并将模数转换后的多频电磁检测信号输入FPGA中央处理单元;FPGA中央处理单元用于对模数转换后的多频电磁检测信号进行分频处理,将分频后的检测信号发送到缺陷异常判断模块;所述缺陷异常判别模块采用差值阈值比较法对经FPGA中央处理单元分频之后的电磁检测信号进行处理,采用差值阈值比较法,判断管道缺陷状态、管道数据异常两种状态,提取管道缺陷状态时的特征向量同时剔除异常状态数据,将剔除异常状态数据后的电磁检测信号发送到基于K-近邻算法的缺陷尺寸预测模块;所述基于K-近邻算法的缺陷尺寸预测模块用于通过训练样本集Da,构建缺陷尺寸预测模型,用测试样本集Db验证预测模型的准确性,并对预测模型进行修改得到最优缺陷尺寸预测模型;通过已建立的最优缺陷尺寸预测模型,在缺陷识别过程中通过检测信号的特征向量X={Vc、Vd、Lc、Ld},获得对应标签向量Y={c、d、h}即缺陷尺寸;其中Vc表示轴向电磁检测探头检测的电压信号峰值、Vd表示周向检测电磁探头检测的电压信号峰值、Lc表示轴向电磁检测探头检测的电压信号峰峰值之间的距离、Ld表示周向检测电磁探头检测的电压信号峰峰值之间的距离;c表示缺陷轴向尺寸、d表示缺陷周向尺寸、h表示缺陷的深度。2.根据权利要求1所述的基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置,其特征在于:所述多频正弦激励信号发生模块产生的多频信号为三种不同频率、不同幅值的正弦电压信号叠加而成的复合多频信号,即X(t)=sin(2π*1000*t)+5sin(2π*5000*t)+10sin(2π*10000*t)。3.根据权利要求1所述的基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置,其特征在于:所述正交电磁检测探头,具体包括两个相互正交的U型铁氧体磁芯和缠绕在两个U型铁氧体磁芯上的激励线圈,两个U型铁氧体磁芯分别沿管道轴向、周向分布;沿轴向分布的U型铁氧体磁芯用于获取缺陷轴向尺寸和缺陷深度,沿周向分布的U型铁氧体...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘金海,盛锴,汪刚,张化光,马大中,冯健,卢森骧,吴振宁,
申请(专利权)人:东北大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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