本实用新型专利技术公开了一种基于电磁超声导波的便携式管道检测仪，它的组成包括：磁致伸缩纵向导波传感器，传感器接口装置(2)，数据采集卡(3)，便携式电脑(4)。磁致伸缩纵向导波传感器(1)与传感器接口装置(2)相连接，传感器接口装置(2)与数据采集卡(3)相连接，数据采集卡(3)与便携式电脑(4)相连接，在便携式电脑(4)的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个测量仪。所述的磁致伸缩纵向导波传感器(1)组成包括：铷铁硼永磁铁、磁轭和管道外壁构成闭合的磁路，激励线圈。本实用新型专利技术的技术效果：实现非接触检测且结构简单使用较为方便，成本较低，易于在工程实际中进行管道检测，便于携带。
A portable pipeline detector based on electromagnetic ultrasonic guided wave
The utility model discloses a portable pipeline detector based on electromagnetic ultrasonic guided wave, which comprises a magnetostrictive longitudinal guided wave sensor, a sensor interface device (2), a data acquisition card (3), a portable computer (4). The magnetostrictive longitudinal guided wave sensor (1) is connected with the sensor interface device (2), the sensor interface device (2) is connected with the data acquisition card (3), the data acquisition card (3) is connected with the portable computer (4), and the whole measuring instrument is operated on the screen of the portable computer (4) through the generated virtual instrument interface. The magnetostrictive longitudinal guided wave sensor (1) comprises a rubidium iron boron permanent magnet, a yoke and the outer wall of the pipeline to form a closed magnetic circuit and an exciting coil. The technical effect of the utility model: the non-contact detection is realized, the structure is simple and convenient to use, the cost is low, the pipeline detection is easy to carry out in the engineering practice.
【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁超声导波的便携式管道检测仪
本技术涉及管道超声导波检测技术，具体涉及一种管用电磁超声导波传感器及检测方法，可用于不同金属管道管壁腐蚀缺陷和裂纹等的远距离、高效无损检测。
技术介绍
应用于管道检测的电磁超声导波技术，可以根据不同的超声导波激励方式分为：压电效应、基于洛伦兹力机理和基于磁致伸缩机理的电磁超声导波检测。目前在无损检测领域应用最为广泛的超声导波传感器是基于压电效应的传感器，其通过压电晶体来激发、接收超声导波能量转换率高，但同时也存在一些缺点，如结构较为复杂，且压电晶体探头在检测工件时，不仅要去除管道的包裹层、对表面进行处理，还要使用耦合剂与管道表面紧密接触，检测成本较高，并且在激发单一模式的轴对称导波时难以保证探头的一致性。
技术实现思路
针对上述管道检测的电磁超声导波技术存在的缺陷，本技术提出基于磁致伸缩机理的电磁超声导波技术加之应用虚拟仪器技术，实现一种基于电磁超声导波的便携式管道检测仪。本技术的技术方案：一种基于电磁超声导波的便携式管道检测仪，它的组成包括：磁致伸缩纵向导波传感器1，传感器接口装置2，数据采集卡3，便携式电脑4。磁致伸缩纵向导波传感器1与传感器接口装置2相连接，传感器接口装置2与数据采集卡3相连接，数据采集卡3与便携式电脑4相连接，在便携式电脑4的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个测量仪。所述的传感器接口装置2组成包括：导波激励换能器5，功率放大器6，信号发生器7，导波接收传感器8，前置放大器9。所述的磁致伸缩纵向导波传感器1组成包括：永磁体、磁轭和管道外壁构成闭合的磁路，激励线圈。所述的导波激励换能器5与功率放大器6采用L阻抗匹配网络对其进行匹配。本技术的技术效果：可在高温下工作、有隔离层、粗糙表面等特殊场合，实现非接触检测且结构简单使用较为方便，成本较低，易于在工程实际中进行管道检测，便于携带，采用虚拟仪器结构降低了测量仪器的开发与使用成本。附图说明图1是便携式管道检测仪组成图。图2是传感器接口装置组成图。图3是磁致伸缩纵向导波传感器主视图。图4是磁致伸缩纵向导波传感器左视图。图5是L阻抗匹配网络等效电路原理图。图中：1为磁致伸缩纵向导波传感器，2为传感器接口装置，3为信号采集卡，4为便携式电脑，5为导波激励换能器，6为功率放大器，7为信号发生器，8为导波接收传感器，9为前置放大器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本技术做进一步的说明。1.便携仪的整体结构一种基于电磁超声导波的便携式管道检测仪，它的组成包括：磁致伸缩纵向导波传感器1，传感器接口装置2，数据采集卡3，便携式电脑4。磁致伸缩纵向导波传感器1与传感器接口装置2相连接，传感器接口装置2与数据采集卡3相连接，数据采集卡3与便携式电脑4相连接，在便携式电脑4的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个测量仪。如图1所示。所述的传感器接口装置2组成包括：导波激励换能器5，功率放大器6，信号发生器7，导波接收传感器8，前置放大器9。如图2所示。所述的磁致伸缩纵向导波传感器1组成包括：铷铁硼永磁铁、磁轭和管道外壁构成闭合的磁路，激励线圈。如图3、4所示。所述的导波激励换能器5与功率放大器6采用L阻抗匹配网络对其进行匹配。如图5所示。2.磁致伸缩纵向导波换能器在磁致伸缩纵向导波换能器中，对偏置磁场进行设计的目的，是让其在被测管道的外表面附近产生较强的静态磁场。静态磁场的场强和分布是影响接收回波幅值的一个重要因素，可为换能器提高基本工作点和换能效率。所以设计的磁化器首先要有较高的磁场强度，其次应用在工程中用来进行管道检测的电磁超声导波结构要尽量紧凑，体积尽可能减小且分布要均匀。通常采用的偏置磁化器为永磁体为获得平行于管道轴向方向的偏置磁场，故需采用U型永磁体。用稀土材料制成的铷铁硼永磁体的性能极好、磁能积和矫顽力高、磁铁体积较小，且成本较低，可以满足实际检测的需求。由于永磁铁的固有属性，在检测中可直接使用，不需要接入电源，因此，无需考虑散热和排除电磁噪声的干扰，且安装较为方便，在实际工程检测中得到广泛的应用。在对换能器进行基本结构设计时，要保证拆装的便捷、磁场的方向及分布的均匀性，遵循实际工程的需要，故沿管道外壁面均匀排布若干U型磁体，由其组成的偏置磁源向换能器提供静态偏置磁场，如图3、4所示。由铷铁硼永磁体和高磁导率的DT4纯铁制成的磁轭，共同构成了每组磁化单元。在每组磁化单元中，铷铁硼永磁铁、磁轭和管道外壁构成闭合的磁路。为了能随时适应实验环境和需求改变的情况，采用缠绕式线圈方式来相应调整线圈匝数。另一方面，运用三段式线圈方法，以实际激励频率做参考来辅助调节两段相邻线圈间距，并且根据相邻两簇线圈通相反电流来相应产生两股方向相反的动态磁场，以达到在不一样激励频率情况下可以用激励线圈来高效控制所激发导波模式的目的。在对基于磁致伸缩机理的换能器进行设计时，主要为偏置磁源结构和激励线圈参数这两方面。对偏置磁源结构的设计，包含磁轭跨度及磁化器数量等。对激励线圈参数的设计，包含漆包线线径、线圈匝数与间距等。在相关参数优化设计时，首先需根据实际情况确定各自相应的参数取值范围，再在该取值范围内考虑各参数对传感器性能的影响确定最佳的传感器参数。3.L阻抗匹配网络.当激励换能器的线圈结构确定时，则选择阻抗匹配网络对激励线圈和功率放大器的阻抗进行匹配。如果激励换能器的阻抗和功率放大器的阻抗不能匹配时，就使用如图5所示的L阻抗匹配网络对其进行匹配。其中Ri、Xi分别为功率放大器的电阻和电抗，一般认为Ri＝0、Xi＝50Ω；Ro、Xo分别为激励传感器激励线圈的电阻和电抗。两个位于功率放大器与激励换能器间的匹配元件阻抗为jXa、jXb，阻抗元件的值可以通过式(1)和式(2)来确定。Xb＝QRo-Xo(2)式中，Q为经测量换能器的阻抗和功放的输出阻抗50Ω的差值不超过10Ω，满足在实验过程当中所需的条件。4.虚拟仪器内置于便携式电脑内的虚拟仪器软件模块是由计算机的部分系统软件，工具软件和专为虚拟生物医学测量仪器设计的医学应用软件三部分组成的。主要功能是实现对整个仪器的有效管理，特别是生物医学信号的处理分析、存储、显示、打印等功能。最后提供友好的人机交互界面；实现比普通专用生物医学测量仪器更方便、快捷、可靠的操作；以及图形化的结果显示和自动化统计分析功能等。虚拟生物医学测量仪器硬件接口设计实质上是面向计算机总线的设计，因此必须遵循计算机系统总线的标准。一种是专用于笔记本电脑的PCMCIA(PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation)总线，适用于移动环境下的生物医学仪器设计。LabVIEW是美国NI公司研制的采用图形编程的虚拟仪器系统软件，它主要包括数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于电磁超声导波的便携式管道检测仪，它的组成包括：磁致伸缩纵向导波传感器(1)，传感器接口装置(2)，数据采集卡(3)，便携式电脑(4)，其特征在于：磁致伸缩纵向导波传感器(1)与传感器接口装置(2)相连接，传感器接口装置(2)与数据采集卡(3)相连接，数据采集卡(3)与便携式电脑(4)相连接，在便携式电脑(4)的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个检测仪。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于电磁超声导波的便携式管道检测仪，它的组成包括：磁致伸缩纵向导波传感器(1)，传感器接口装置(2)，数据采集卡(3)，便携式电脑(4)，其特征在于：磁致伸缩纵向导波传感器(1)与传感器接口装置(2)相连接，传感器接口装置(2)与数据采集卡(3)相连接，数据采集卡(3)与便携式电脑(4)相连接，在便携式电脑(4)的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个检测仪。
2.根据权利要求1所述的便携式管道检测仪，其特征在于：所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王绍帅，韦朝阳，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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