一种基于径向磁场的脉冲涡流检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于径向磁场的脉冲涡流检测系统及方法。本发明专利技术系统包括TMR磁传感器、激励模块、数据采集卡、计算机、信号发生器。本发明专利技术方法为信号发生器未工作时，TMR磁传感器位于被测试件上方，获取补偿信号，计算机保存补偿信号。第一激励线圈和第二激励线圈同时获得脉冲电流激励时，其组成的激励模块中央会产生可用于脉冲涡流检测的径向磁场。基于径向磁场对被测件进行脉冲涡流检测。脉冲电流激励为周期信号，数据采集卡以上升沿为触发采集多周期的径向磁场信号，多周期的径向磁场信号经过平均值滤波后，结合补偿信号，计算机分析，实现被测件厚度的定量。本发明专利技术的功能是进行钢板壁厚的大面积检测，且检测灵敏度高。

A pulsed eddy current testing system and method based on radial magnetic field

【技术实现步骤摘要】
一种基于径向磁场的脉冲涡流检测系统及方法
：本专利技术属于电磁无损检测
，涉及一种基于径向磁场的脉冲涡流检测系统及方法。
技术介绍
：在石油、化工、电力、冶金等工业领域，大量使用金属管道来输送和存储具有高温、高压、腐蚀性的液体或气体介质。腐蚀将导致管道的承压性能下降，带来人员伤亡和经济损失，需要定期对管道的腐蚀情况实施无损检测和评估，确保管道的安全运行。脉冲涡流法是一种可以在包覆层外在役状态下检测金属管道壁厚的电磁无损检测方法。在研究中，由于工业管道管径较大，脉冲涡流检测管道腐蚀通常简化为检测钢板厚度。常规脉冲涡流检测中一般没有使用全部的磁场分量，通常只利用激励模块的线圈的轴向磁场分量。对于用线圈作为接收装置的情况，线圈接收轴向磁通；对于用磁传感器作为接收装置的情况，磁传感器接收轴向磁场强度。要获取全部的磁场分量在激励模块结构和信号分析上均有困难，一般用线圈作为激励模块时，较难获取到有效的径向磁场分量，文献中也较少研究若在脉冲涡流中获取了径向磁场分量后应如何进行分析处理。本专利技术设计了能在脉冲涡流中获取有效径向磁场分量的探头，并基于脉冲涡流解析模型，设计算法对径向磁场分量信号进行分析。其获取的信号在经过系统处理和分析后，在进行大面积钢板厚度检测时表现出了更高的灵敏度，这将提高脉冲涡流进行大面积管道腐蚀检测的效率和精度
技术实现思路
：为了解决上述现有技术存在的问题,本专利技术的目的在于提供一种基于径向磁场的脉冲涡流检测系统及方法。为达到以上目的,本专利技术采用如下技术方案：一种基于径向磁场的脉冲涡流检测系统,包括：TMR磁传感器、激励模块、数据采集卡、计算机、信号发生器；所述的TMR磁传感器、数据采集卡、计算机依次通过有线方式连接；所述信号发生器与所述激励模块通过有线方式连接；所述TMR磁传感器与所述激励模块连接；所述的TMR磁传感器、激励模块通过支撑骨架组合为检测探头；作为优选，所述TMR磁传感器位于所述的第一激励线圈、第二激励线圈水平放置底部的中心，所述TMR磁传感器的敏感方向平行于被测钢板表面，指向主磁通方向向上的激励线圈所在的方向；作为优选，所述激励线圈工作时，主磁通方向垂直于被测钢板表面，且方向相反；作为优选，所述TMR磁传感器作为接收装置，敏感方向与被测钢板表面平行；作为优选，所述信号发生器向所述激励模块提供激励；作为优选，所述激励模块由第一激励线圈、第二激励线圈构成；所述的第一激励线圈、第二激励线圈结构相同、轴线平行、主磁通方向相反；所述的两个激励线圈均通过跑道型线圈构成；作为优选，所述的第一激励线圈、第二激励线圈均由直径为0.03m至0.1mm的漆包线空间螺旋密绕200匝至500匝而成，内长80mm，内宽30mm，厚度1.5mm；作为优选，所述激励停止后，被测钢板上产生逐渐衰减的径向磁场信号，所述TMR磁传感器用于采集逐渐衰减的径向磁场信号，并传输至所述数据采集卡；作为优选，所述计算机用于逐渐衰减的径向磁场信号分析。作为优选，所述基于径向磁场的脉冲涡流检测系统工作步骤如下：当信号发生器未工作时，检测探头的TMR磁传感器位于被测试件上方，获取补偿信号，计算机保存补偿信号。第一激励线圈和第二激励线圈同时获得脉冲电流激励时，其组成的激励模块中央会产生可用于脉冲涡流检测的径向磁场。因为TMR磁传感器工作方向平行于被测件表面，所以能够获取径向磁场信号。脉冲电流激励为周期信号，数据采集卡以上升沿为触发采集多周期的径向磁场信号，多周期的径向磁场信号经过平均值滤波后，结合补偿信号，计算机分析，实现被测件厚度的定量。本专利技术方法的步骤为一种基于径向磁场的脉冲涡流检测方法,包括以下步骤：步骤1：将所述基于磁场切向分量的脉冲涡流检测系统放置在钢板被测试件上方，TMR磁传感器工作,获得被测钢板和环境产生的静磁场信号；步骤2：信号发生器每隔相同激励间隔时间将脉冲激励信号激励模块中的第一激励线圈，将反向的脉冲激励信号激励第二激励线圈；步骤3：在激励间隔时间内，被测钢板产生逐渐衰减的磁场并传输至TMR磁传感器，TMR磁传感器输出径向磁场衰减信号；步骤4：径向磁场衰减信号通过样条插值得到径向磁场差值信号，径向磁场差值信号通过平均值滤波处理得到响应信号；步骤5：响应信号根据信号补偿值进行信号补偿得到被测钢板的径向磁场信号，结合被测钢板的径向磁场信号计算壁厚特征值，根据壁厚特征值得到被测钢板的壁厚；作为优选，步骤1所述静磁场信号的幅值作为信号补偿值，所述信号补偿值为M。作为优选，步骤2所述激励间隔时间的时长为T；所述脉冲激励信号为：δjj∈[1,F]，表示第j个脉冲激励信号，F表示脉冲激励数量；所述反向的脉冲激励信号为：表示第j个反向的脉冲激励信号，F表示脉冲激励数量；所述脉冲激励信号、所述反向的脉冲激励信号存在时，激励模块中间产生径向磁场用于持续磁化被测钢板；作为优选，步骤3所述径向磁场衰减信号为：xi,ji∈[1,N]，j∈[1,F]其中，xi,j为第j组脉冲激励信号、反向的脉冲激励信号激励下对应径向磁场衰减信号的第i个信号采样值，F表示脉冲激励数量即径向磁场衰减信号的数量，N表示径向磁场衰减信号的采样点数量，每个径向磁场衰减信号在信号上升沿触发采样，且通过相同采样间隔进行等间隔采样，采样点的数量均为N；作为优选，步骤4所述径向磁场差值信号为：xk,jk∈[1,L]，j∈[1,F]其中，xk,j为第j组脉冲激励信号、反向的脉冲激励信号激励下对应径向磁场差值信号的第k个信号采样值，F表示脉冲激励数量即径向磁场差值信号的数量，L表示径向磁场差值信号的采样点数量，L＞N，N表示径向磁场衰减信号的采样点数量，每个径向磁场差值信号在信号上升沿触发采样，且通过相同采样间隔进行等间隔采样，采样点的数量均为N；所述平均值滤波得到响应信号为：k∈[1,L]其中，为响应信号中第k个信号采样值；作为优选，步骤5所述根据信号补偿值进行信号补偿为：所述计算壁厚特征值为：对所述被测钢板的径向磁场信号进行对数处理得到对数处理后被测钢板的径向磁场信号，所述对数处理后被测钢板的径向磁场信号为：k∈[1,L]对数处理后被测钢板的径向磁场信号计算壁厚特征值为：根据储存的壁厚特征值与钢板的壁厚对应列表，得到被测钢板的壁厚。本专利技术和现有技术相比,具有如下优点：本专利技术对钢板壁厚进行大面积检测，对于同样大小的钢板壁厚变化量，信号扰动较传统磁传感器脉冲涡流探头的扰动量更大，检测结果通过处理与计算机中储存的壁厚特征值与壁厚的关系曲线对照，可以量化钢板壁厚。解决了探头面积较大时，传统磁传感器探头变得不敏感、壁厚检测灵敏度较低的问题。附图说明图1：是基于径向磁场的脉冲涡流检测方法检测时磁场示意图。图2：是用于连接激励模块和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于径向磁场的脉冲涡流检测系统，其特征在于，包括：/nTMR磁传感器、激励模块、数据采集卡、计算机、信号发生器；所述的TMR磁传感器、数据采集卡、计算机依次通过有线方式连接；所述信号发生器与所述激励模块通过有线方式连接；所述TMR磁传感器与所述激励模块连接；所述的TMR磁传感器、激励模块通过支撑骨架组合为检测探头；/n所述TMR磁传感器位于所述的第一激励线圈、第二激励线圈水平放置底部的中心，所述TMR磁传感器的敏感方向平行于被测钢板表面，指向主磁通方向向上的激励线圈所在的方向；/n所述激励线圈工作时，主磁通方向垂直于被测钢板表面，且方向相反；/n所述TMR磁传感器作为接收装置，敏感方向与被测钢板表面平行；/n所述信号发生器向所述激励模块提供激励；/n所述激励模块由第一激励线圈、第二激励线圈构成；所述的第一激励线圈、第二激励线圈结构相同、轴线平行、主磁通方向相反；所述的两个激励线圈均通过跑道型线圈构成；/n所述的第一激励线圈、第二激励线圈均由直径为0.03m至0.1mm的漆包线空间螺旋密绕200匝至500匝而成，内长80mm，内宽30mm，厚度1.5mm；/n所述激励停止后，被测钢板上产生逐渐衰减的径向磁场信号，所述TMR磁传感器用于采集逐渐衰减的径向磁场信号，并传输至所述数据采集卡；/n所述计算机用于逐渐衰减的径向磁场信号分析。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于径向磁场的脉冲涡流检测系统，其特征在于，包括：
TMR磁传感器、激励模块、数据采集卡、计算机、信号发生器；所述的TMR磁传感器、数据采集卡、计算机依次通过有线方式连接；所述信号发生器与所述激励模块通过有线方式连接；所述TMR磁传感器与所述激励模块连接；所述的TMR磁传感器、激励模块通过支撑骨架组合为检测探头；
所述TMR磁传感器位于所述的第一激励线圈、第二激励线圈水平放置底部的中心，所述TMR磁传感器的敏感方向平行于被测钢板表面，指向主磁通方向向上的激励线圈所在的方向；
所述激励线圈工作时，主磁通方向垂直于被测钢板表面，且方向相反；
所述TMR磁传感器作为接收装置，敏感方向与被测钢板表面平行；
所述信号发生器向所述激励模块提供激励；
所述激励模块由第一激励线圈、第二激励线圈构成；所述的第一激励线圈、第二激励线圈结构相同、轴线平行、主磁通方向相反；所述的两个激励线圈均通过跑道型线圈构成；
所述的第一激励线圈、第二激励线圈均由直径为0.03m至0.1mm的漆包线空间螺旋密绕200匝至500匝而成，内长80mm，内宽30mm，厚度1.5mm；
所述激励停止后，被测钢板上产生逐渐衰减的径向磁场信号，所述TMR磁传感器用于采集逐渐衰减的径向磁场信号，并传输至所述数据采集卡；
所述计算机用于逐渐衰减的径向磁场信号分析。


2.一种利用权力要求1所述的基于径向磁场的脉冲涡流检测系统进行基于径向磁场的脉冲涡流检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将所述基于磁场切向分量的脉冲涡流检测系统放置在钢板被测试件上方，TMR磁传感器工作,获得被测钢板和环境产生的静磁场信号；
步骤2：信号发生器每隔相同激励间隔时间将脉冲激励信号激励模块中的第一激励线圈，将反向的脉冲激励信号激励第二激励线圈；
步骤3：在激励间隔时间内，被测钢板产生逐渐衰减的磁场并传输至TMR磁传感器，TMR磁传感器输出径向磁场衰减信号；
步骤4：径向磁场衰减信号通过样条插值得到径向磁场差值信号，径向磁场差值信号通过平均值滤波处理得到响应信号；
步骤5：响应信号根据信号补偿值进行信号补偿得到被测钢板的径向磁场信号，结合被测钢板的径向磁场信号计算壁厚特征值，根据壁厚特征值得到被测钢板的壁厚。


3.根据权力要求2所述的基于径向磁场的脉冲涡流检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬林，徐航，宋小春，陈涛，李雪敏，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42