基于交叉激励的管道涡流内检测器制造技术

本实用新型专利技术公开了基于交叉激励的管道涡流内检测器，包括：产生沿管壁方向传播的磁场的第一激励线圈；产生垂直于管壁的磁场的第二激励线圈，所述第一激励线圈距离第二激励线圈一定距离；设置于所述第二激励线圈和管壁之间的接收线圈，且与所述第二激励线圈同轴耦合设置；设置于第一激励线圈和第二激励线圈之间的屏蔽片。本实用新型专利技术采用交叉激励的方式激励涡流线圈，两种磁场在第二激励线圈下方交叉形成交叉磁场被接收线圈检测到，从而使接收线圈不仅可以检测管道内壁缺陷也可以检测管道外壁缺陷，对于管道内部缺陷采用高精度的近场涡流检测，对管道外部缺陷通过检测穿透管壁磁场对近场涡流的影响来间接进行检测，提高了对外部缺陷的敏感度。缺陷的敏感度。缺陷的敏感度。

【技术实现步骤摘要】
基于交叉激励的管道涡流内检测器


[0001]本技术涉及管道检测领域，尤其涉及基于交叉激励的管道涡流内检测器。

技术介绍

[0002]我国作为世界第一人口大国，也是世界第一大石油进口国，石油的开采与运输所采用的油气管道是支撑国家经济发展的重要管道，在保障国家能源安全供应中具有不可替代的地位与作用。管道在服役的过程中，经常会受到外在的压力、冲击，地质灾害，酸性物质腐蚀等影响，这些会对管道内外部、连接处、焊缝等地方造成不同程度的损坏，最终导致管道泄露、爆炸等重大安全事故。因此，需要对管道进行定期的检测和评估损坏程度来保证管道运输的安全运行。
[0003]无损检测技术是一种重要的管道内检测技术，是指在不破坏被测材料的前提下，利用一系列物理和化学现象包括，光、电、声、热、磁，等，对工程材料、零部件、结构件的内外缺陷进行检测，判断其表面和内部缺陷的位置、大小、形状和数量，从而评估其损伤程度。经过多年的科学研究，无损检测已经具有完整技术体系，各种新技术不断涌现，计算机技术、模式识别、人工智能以及各种数据处理技术在无损检测中都有广泛的应用。
[0004]目前对于管道内外壁缺陷的检测技术主要有漏磁检测、超声检测、涡流检测等，大口径的管道漏磁检测技术较为成熟，但用于小管径的成本太高，装置太大，通过性较差。而超声检测的穿透深度大，适用于检测管道内部缺陷，但超声检测需要耦合剂来填充超声探头与被测件之间的空隙，来保证充分的声耦合，检测难度较大，难以实现自动化。
[0005]涡流检测是指利用电磁感应原理，通过测量被检工件内感生涡流的变化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的无损检测方法。在工业生产中，涡流检测是控制各种金属材料及少数石墨、碳纤维复合材料等非金属导电材料及其产品品质的主要手段之一，在无损检测
占有重要的地位。涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料。当把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流。由于导体自身各种因素(如电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷等)的变化，会导致涡流的变化，利用这种现象判定导体性质、状态的检测方法，称为涡流检测。由于激励电流和反作用电流的相位会出现一定差异，这个相位差随着试件的性质而改变，因此，常通过测量相位的变化来检测试件的有关信息，它的变化与线圈阻抗的变化密切相关，大多数的涡流检测仪器都以阻抗分析法为基础，来鉴别各种引起涡流变化的因素。由于涡流具有趋肤效应，因此涡流检测只能检测表面和近表面的缺陷。由于试件形状的不同、检测部位的不同，所以检测线圈的形状与接近试件的方式也不尽相同。为了适应各种检测的需要，人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。
[0006]对于部分采用近场涡流检测方式的内检测器的现有技术，只能在管道表面产生涡流从而智能检测管道内表面缺陷，即该内检测器在不损失近场涡流对裂缝等微小缺陷检测能力的情况下，无法同时获得检测管道外壁缺陷的能力。
[0007]因此，针对上述问题，提供基于交叉激励的管道涡流内检测器，是本领域亟待解决
的技术问题。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供基于交叉激励的管道涡流内检测器。
[0009]本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0010]本技术的第一方面，提供基于交叉激励的管道涡流内检测器，包括：
[0011]产生沿管壁方向传播的磁场的第一激励线圈；
[0012]产生垂直于管壁的磁场的第二激励线圈，所述第一激励线圈距离第二激励线圈一定距离；
[0013]设置于所述第二激励线圈和管壁之间的接收线圈，且与所述第二激励线圈同轴耦合设置；
[0014]设置于第一激励线圈和第二激励线圈之间的屏蔽片。
[0015]进一步地，所述第一激励线圈为绕制激励线圈，所述第二激励线圈为平面PCB激励线圈。
[0016]进一步地，所述接收线圈包括四层PCB矩形差分子线圈，每层子线圈均设置有过孔，上下两层子线圈通过穿过所述过孔的铜线串联。
[0017]进一步地，所述接收线圈的输入端和输出端之间并联有谐振电容。
[0018]进一步地，所述一定距离为2
‑
3倍管径。
[0019]进一步地，所述屏蔽片为坡莫合金屏蔽片。
[0020]进一步地，第一激励线圈和第二激励线圈通过中频正弦波激励。
[0021]进一步地，所述平面PCB激励线圈为平面PCB矩形差分激励线圈。
[0022]进一步地，所述内检测器还包括：
[0023]驱动第一激励线圈和第二激励线圈的信号发生器。
[0024]进一步地，所述内检测器还包括：
[0025]对接收线圈的信号进行处理的信号采集模块。
[0026]本技术的有益效果是：
[0027](1)在本技术的一示例性实施例中，采用交叉激励的方式激励涡流线圈，两种磁场在第二激励线圈下方交叉形成交叉磁场被接收线圈检测到，从而使接收线圈不仅可以检测管道内壁缺陷也可以检测管道外壁缺陷，对于管道内部缺陷采用高精度的近场涡流检测，对管道外部缺陷没有采用传统的直接检测磁场的方法，而是通过检测穿透管壁磁场对近场涡流的影响来间接进行检测，提高了对外部缺陷的敏感度。
[0028]交叉激励产生的交叉磁场可以获得管道的深度信息，克服了近场涡流只能在管道表面产生涡流检测管道内表面缺陷的不足，使内检测器在不损失近场涡流对裂缝等微小缺陷检测能力的同时，获得检测管道外壁缺陷的能力。
[0029](2)在本技术的又一示例性实施例中，第二激励线圈采用的PCB平面线圈具有体积小，对于表面缺陷灵敏度高，在涡流检测中具有广阔的前景，同时由于有效提离量小，因此对裂纹的敏感性高。使用印刷电路板(PCB)技术进行直接制造，易于永久性地固定在要检查的零件上。此外，PCB具有足够的柔韧性，以允许线圈与表面保持一致，则检查复杂表面
几何形状的前景也十分广阔等优点。同时，平面PCB激励线圈通过采用差分矩形结构，差分结构便于分辨出缺陷部分，而矩形结构相较于圆形结构更容易区别不同形状的缺陷。
[0030](3)在本技术的又一示例性实施例中，接收线圈为四层阵列，很容易在同一板上印刷多个线圈以创建多线圈阵列，从而增加检查范围并减少检查时间；此外，采用矩形线圈，则在平铺成阵列时更容易拼接组合，对边缘效果的敏感性较低。接收线圈通过多层结构，一方面可以提高检测的灵敏度，同时可以降低最佳检测频率，有效的降低了对激励信号的要求。
[0031](4)在本技术的又一示例性实施例中，接收线圈的输入端和输出端之间并联有谐振电容；具体地，增加的谐振电容，可以使激励回路和检测回路达到谐振状态，增加了在检测到缺陷时的线圈电压，使得管道外缺陷的信号更明显提高检测装置对管道内外壁缺陷的检测能力。电容可分别与接收线圈一体，提高缺陷检测性能且易于实现。
[0032](5)在本技术的又本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于交叉激励的管道涡流内检测器，其特征在于：包括：产生沿管壁方向传播的磁场的第一激励线圈；产生垂直于管壁的磁场的第二激励线圈，所述第一激励线圈距离第二激励线圈一定距离；设置于所述第二激励线圈和管壁之间的接收线圈，且与所述第二激励线圈同轴耦合设置；设置于第一激励线圈和第二激励线圈之间的屏蔽片。2.根据权利要求1所述的基于交叉激励的管道涡流内检测器，其特征在于：所述第一激励线圈为绕制激励线圈，所述第二激励线圈为平面PCB激励线圈。3.根据权利要求1所述的基于交叉激励的管道涡流内检测器，其特征在于：所述接收线圈包括四层PCB矩形差分子线圈，每层子线圈均设置有过孔，上下两层子线圈通过穿过所述过孔的铜线串联。4.根据权利要求1所述的基于交叉激励的管道涡流内检测器，其特征在于：所述接收线圈的输入端和输出端之间并联有谐振电容。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：高斌，焦道坤，白宗璞，祁俊红，唐琴，谌梁，罗飞，姜世强，张勇，
申请(专利权)人：四川德源管道科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：