海洋平台结构缺陷的电磁导波检测装置和方法制造方法及图纸

一种海洋平台结构缺陷的电磁导波检测装置和方法。用于检测设备技术领域。本装置包括电磁导波探头、发射单元、接收单元和嵌入式微机系统。检测时，将电磁导波探头安置于被测管体外附近，磁化器磁化方向平行于被测管体的轴线方向；脉冲发生电路产生脉冲信号，经功率放大电路后施加于激励线圈；接收线圈接收到缺陷引起的回波信号，经过信号预处理电路和模／数转换电路后输入到嵌入式微机中；嵌入式微机系统对数据进行处理，并在显示装置上显示，或者将数据存储在存储器中；通过分析评估，提出结构物现状及寿命评估，为科学决策、现场施工维修提供依据。本发明专利技术具有非接触远程检测、检测效率和可靠性高、检测成本低和现场适应性强等突出优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电磁导波检测装置和方法，特别是一种。用于检测设备

技术介绍
目前海洋平台结构的检测，常用的无损检测技术主要有水下磁粉检测、水下交流磁场检测、水下超声检测及水下射线检测等。水下磁粉检测技术是利用励磁磁场和缺陷相互作用产生的漏磁现象来检测材料表面或近表面的缺陷，它依赖于磁粉的积聚指示缺陷的存在，主要用于管节点焊缝疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹和其它管件裂纹的检测，检测人员凭肉眼判断，自动化程度低，且只能检测表面缺陷，受被检对象表面海生物附着影响大，易出现伪磁粉痕，造成检测人员的误判。水下交流磁场检测技术是在工件中通以交变电流，监测工件表面的交变磁场，通过测量磁场变化实现表面裂纹的定性和定量评价，由于趋肤效应的影响，电流聚集在导体表面，主要用于检测已用其它方法发现的管节点焊缝表面开口裂纹，其检测缺陷的适应能力具有局限性。水下射线检测技术检测结果形象直观，但使用复杂、检测成本较高且对人体有害，也难以得到较满意的像质，目前用得较少。水下超声检测技术其典型产品是一种由潜水员辅助的自动常规超声检测系统，经对现有技术的文献检索发现，李生田、刘志远在《焊接结构现代无损检测技术》(机械工业出版社，2000)P172～173上介绍到，该系统主要用于检测平台钢结构、管道与竖井管的裂纹和腐蚀，但由于常规平探头声场的扩散，使缺陷的测量误差扩大。虽然上述各种检测技术为海洋平台结构的缺陷检测工作发挥了很大的作用。但是都存在不足，这类技术仅仅适合于损伤区域已知的局部检测情况，且检测劳动强度大，检测效率低。然而，对于海洋平台结构的管体中任何地点都可能出现缺陷的情况，而且要检验的管体数目非常多的情况，采用这些技术中任何一种都是十分费时和昂贵的。在这种情形下，十分常见的做法是，作为采样点对海洋平台结构的某一管体的一个选定部分进行检测，希望由此来说明海洋平台结构整个管体的总体情况。对于保证海洋平台结构的安全性和可靠性来说，这种做法是远远不够的，它仅仅在一个不大的程度上减少了出故障的危险性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种，使其应用电磁导波检测原理，用于对海洋平台结构的各种规格管体的各种缺陷进行全方位检测，从而快速、准确地检测出海洋平台结构管体的内外部裂纹和腐蚀等缺陷。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括电磁导波探头、发射单元、接收单元和嵌入式微机系统，发射单元的输入端和嵌入式微机系统相连接，电磁导波探头的输入端和发射单元的输出端相连接，电磁导波探头的输出端和接收单元的输入端相连接，接收单元的输出端和嵌入式微机系统相连接。电磁导波探头可以是周向电磁导波探头或者纵向电磁导波探头。周向电磁导波探头由磁化器、激励线圈、接收线圈和聚磁器组成，磁化器在被测管体内产生一个平行于被测管体的轴线方向的恒定的直流磁场，激励线圈和接收线圈缠绕于聚磁器上，其缠绕方向平行于磁化器所形成的直流磁场方向，并设置在磁化器的两磁极之间，激励线圈在被测管体内产生一个沿被测管体的圆周方向的脉冲磁场。周向电磁导波探头能够在被测管体内产生一个沿管体周向传播的周向超声导波。激励线圈和接收线圈也可采用一个线圈代替，该线圈既可做激励线圈也可做接收线圈使用。纵向电磁导波探头由磁化器、激励线圈、接收线圈和聚磁器组成，磁化器在被测管体内产生一个平行于被测管体的轴线方向的恒定的直流磁场，激励线圈和接收线圈缠绕于聚磁器上，其缠绕方向垂直于磁化器所形成的直流磁场方向，并设置在磁化器的两磁极之间，激励线圈在被测管体内产生一个平行于被测管体的轴线方向的脉冲磁场。纵向电磁导波探头能够在被测管体内产生一个沿管体纵向传播的纵向超声导波。激励线圈和接收线圈也可采用一个线圈代替，该线圈既可做激励线圈也可做接收线圈使用。发射单元由脉冲发生电路和功率放大电路组成，脉冲发生电路的输入端和嵌入式微机相连接，脉冲发生电路的输出端和功率放大电路的输入端相连接，功率放大电路的输出端和激励线圈相连接。脉冲发生电路和功率放大电路能够向激励线圈施加一个在上述恒定的直流磁场区域产生一个脉冲磁场的激励脉冲信号。接收单元由信号预处理电路和模/数转换电路组成，信号预处理电路的输入端和接收线圈相连接，信号预处理电路的输出端和模/数转换电路的输入端相连接，模/数转换电路的输出端和嵌入式微机相连接。信号预处理电路用来放大和滤波接收线圈中的检测信号，模/数转换电路用来将检测的模拟信号转换成数字信号。嵌入式微机系统由安装有数据采集与分析软件的嵌入式微机、存储器、显示装置和数据输入输出接口组成，存储器、显示装置和数据输入输出接口与嵌入式微机相连接。电磁导波检测装置也可带有一个水上装置。水上装置包括安装有数据分析软件的上位计算机、打印机及电源。打印机与上位计算机相连接。电源为水上装置提供电力供应，也可为电磁导波检测装置提供电力供应。电磁导波检测装置可通过数据输入输出接口与水上装置的上位计算机相连接，进行数据的双向传输。本专利技术的海洋平台结构缺陷的电磁导波检测方法，步骤如下1)将电磁导波探头安置于被测管体外表面附近，磁化器的磁化方向平行于被测管体的轴线方向；2)由脉冲发生电路产生一个脉冲信号，经功率放大电路进行电流放大后施加于激励线圈。当采用周向电磁导波探头时，在被测管体的上述恒定的直流磁场区域产生一个垂直于该直流磁场的脉冲磁场，使被测管体的上述恒定的直流磁场区域在磁致伸缩力的作用下产生一个沿管体周向传播的周向超声导波；当采用纵向电磁导波探头时，在被测管体的上述恒定的直流磁场区域产生一个平行于该直流磁场的脉冲磁场，使被测管体的上述恒定的直流磁场区域在磁致伸缩力的作用下产生一个沿管体轴线方向传播的纵向超声导波；3)接收线圈接收到缺陷引起的周向超声导波或者纵向超声导波的回波信号，并送入信号预处理电路放大和滤波，经模/数转换电路转换成数字信号后输入到嵌入式微机中；4)嵌入式微机系统的数据采集与分析软件对采集的数据进行定量分析处理，确定被测管体有无损伤缺陷，缺陷的部位、数量、大小、分布等状况，数据及分析处理结果可在显示装置上显示，也可将数据存储在存储器中，以备以后显示和分析处理；或者在完成了水下检测将检测装置回收到平台上或船上以后，将数据输入输出接口与水上装置的上位计算机相连接，上位计算机将存储在嵌入式微机系统中的全部数据读出并进行分析处理，确定被测管体有无损伤缺陷，缺陷的部位、数量、大小、分布等状况，并在现场就地显示和打印检测数据和分析结果；检测时，嵌入式微机系统也可将采集的数据同步传送到上位计算机，实现数据在上位计算机中的同步显示、分析和存储；5)通过分析评估，提出结构物现状及寿命评估，为科学决策、现场施工维修提供依据。嵌入式微机系统的数据采集与分析软件、上位计算机中的数据分析软件中都有一个完整和成熟的数字信号处理算法和数学模型，可将检测数据经过各种计算和处理，确定被测管体有无损伤缺陷，缺陷的部位、数量、大小、分布等状况。上位计算机可在现场就地显示和打印检测数据和分析结果。由于本专利技术采用了以上的技术方案，与传统的海洋平台结构检测技术和设备相比，主要具有以下的突出优点(1)能够实现远程检测，检测效率高。当采用周向电磁导波探头时，能够在几秒内从一个周向电磁导波探头安装部位检测周向电磁导波探头覆盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋平台结构缺陷的电磁导波检测装置，包括：嵌入式微机系统（４），其特征在于，还包括：电磁导波探头（１）、发射单元（２）、接收单元（３），发射单元（２）的输入端和嵌入式微机系统（４）相连接，电磁导波探头（１）的输入端和发射单元（２）的输出端相连接，电磁导波探头（１）的输出端和接收单元（３）的输入端相连接，接收单元（３）的输出端和嵌入式微机系统（４）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金建华，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]