一种减小脉冲涡流检测探头覆盖面积的多绕组分时激励方法技术

本发明专利技术提出一种减小脉冲涡流检测探头覆盖面积的多绕组分时激励方法，主要优势为：一、在不减小激励线圈的外径的前提下，缩小试件中感应涡流在径向的扩散范围；二、增加探头检测信号的幅值，有助于提高信噪比。其技术方案为：探头激励线圈由多个同轴绕组共同组成，所有绕组的绕线分离，且绕向、高度和绕线线径均相同。在不同的绕组中施加不同延时的脉冲激励电流，所有脉冲激励电流的方向、幅值、频率、占空比和脉冲宽度都相同；最外层绕组脉冲激励电流的延时为零，由外而内依次增加绕组脉冲激励电流的延时；最内层绕组脉冲激励电流的延时最大但延时长度小于脉冲宽度。这样，涡流沿试件径向的扩散行为得到抑制，达到减小检测探头覆盖面积的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种减小脉冲涡流检测探头覆盖面积的多绕组分时激励方法


[0001]本专利技术属于无损检测
，具体涉及一种减小脉冲涡流检测探头覆盖面积的多绕组分时激励方法。

技术介绍

[0002]在化工、能源等领域，管道被广泛应用，为了减少管内流体在运输过程中的热量损失及保护管体，通常会在管体周围包裹保温材料和保护层作为包覆层。基于力学强度和经济成本考虑，管体主要采用低碳钢材料。但是，由于长期在高温高压环境下输送腐蚀性气体或液体、内部介质的冲刷、保护层老化松动等，管壁容易发生腐蚀，带来安全隐患，甚至造成爆炸等事故。因此，为确保设备安全运行，对设备进行定期的无损检测就显得十分重要。包覆层的存在也使得腐蚀被掩盖，妨碍了直接视觉或超声检测的应用，除非事先将包覆层移除。因此，迫切需要开发一种无需拆卸包覆层的管壁腐蚀无损检测技术。
[0003]脉冲涡流检测技术作为涡流检测技术的分支，具有在线检测、宽频谱、渗透深度大等优点，故而被广泛应用于管道的无损检测中。脉冲涡流检测技术基于电磁感应原理，可在不拆卸包覆层情况下进行检测，但检测结果是探头覆盖面积内管壁剩余厚度的平均值。当所检测的腐蚀小于探头覆盖面积时，腐蚀引起的剩余壁厚会被低估，甚至无法检测。只有当所检测的腐蚀大于探头覆盖面积时，剩余壁厚才可以被准确检出。因此，探头覆盖面积越小，其对小面积腐蚀检测的空间分辨率越高。
[0004]通常说来，探头线圈直径越小，横向磁场覆盖面积也越小，但其轴向磁场分布范围也越短，使得磁场难以穿透较厚的包覆层。因此，有必要在不减小探头直径的前提下，形成一种减小探头覆盖面积的方法。
[0005]ZL201310710779.1公开了一种磁约束脉冲涡流检测方法与装置，利用上下端面为磁极的圆环形永磁体，在被测构件中产生垂直于其表面的偏置磁场，约束了被测构件中感应涡流的向外扩散，可有效提高检测灵敏度。但是，由于永磁体环的存在，线圈激励时会在永磁体内产生巴克豪森效应，恶化接收信号的信噪比。同时，封闭的结构也不利于线圈散热，会带来额外的热噪声。因此，需要开发一种更为完善的约束脉冲涡流向外扩散的方案，从而达到减小脉冲涡流探头覆盖面积、提高腐蚀检测空间分辨率的目的。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种减小脉冲涡流检测探头覆盖面积的多绕组分时激励方法，该方法的优势在于：在不减小激励线圈外径的前提下，减小脉冲涡流检测探头的覆盖面积，提高腐蚀检测的空间分辨率；同时增加探头检测信号的幅值，有助于提高信噪比。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0008]1探头激励线圈由多个同轴绕组共同组成，所有绕组的绕线分离，且绕向、高度和绕线线径均相同；相邻绕组之间没有间隙，最内层绕组的外径是次内层绕组的内径，最外层
绕组的内径是次外层绕组的外径；每个绕组都有两个线端连接至脉冲激励电流发生器。
[0009]2每个绕组单独施加脉冲激励电流；所有脉冲激励电流的方向、幅值、频率、占空比和脉冲宽度都相同；最外层绕组脉冲激励电流的延时为零，由外而内依次增加绕组脉冲激励电流的延时；最内层绕组脉冲激励电流的延时最大，但延时长度小于脉冲激励电流的脉冲宽度。
[0010]本专利技术的技术效果体现在：(a)在不减小激励线圈的外径的前提下减小脉冲涡流检测探头的覆盖面积，有效提高腐蚀检测空间分辨率。(b)减小脉冲涡流检测探头覆盖面积的同时增加探头检测信号的幅值，有助于提高信噪比。
附图说明
[0011]图1为本专利技术所提出方法的原理图。
[0012]图2为本专利技术的探头激励线圈绕组所施加的不同延时脉冲激励电流波形图。
[0013]图3为在使用本专利技术所提方法之前和之后，被测试件中感应涡流等位线的对比图。
[0014]图4为在使用本专利技术所提方法之前和之后，探头检测信号的对比图。
具体实施方式
[0015]以探头激励线圈有三个绕组为例，本专利技术所提出方法的原理如图1所示。脉冲涡流检测探头(1)由激励线圈(1)和检测线圈(5)组成，其中激励线圈(1)由三个同轴绕组即第一激励绕组(2)、第二激励绕组(3)以及第三激励绕组(4)共同组成。第一激励绕组(2)、第二激励绕组(3)和第三激励绕组(4)的高度和绕线线径均相同。
[0016]第一激励绕组(2)的外径为激励线圈(1)的外径，第一激励绕组(2)的内径为第二激励绕组(3)的外径，第二激励绕组(3)的内径为第三激励绕组(4)的外径，第三激励绕组(4)的内径为激励线圈(1)的内径。
[0017]第一脉冲激励电流发生器(6)为第一激励绕组(2)提供第一脉冲激励电流，第二脉冲激励电流发生器(7)为第二激励绕组(3)提供第二脉冲激励电流，第三脉冲激励电流发生器(8)为第三激励绕组(4)提供第三脉冲激励电流。第一脉冲激励电流发生器(6)、第二脉冲激励电流发生器(7)和第三脉冲激励电流发生器(8)中的第一信号源、第二信号源和第三信号源分别产生幅值和频率相同但初始相位不同的三路正弦电流，再分别由第一比较器、第二比较器和第三比较器转换为三路方向、幅值、频率、占空比和脉冲宽度相同但延时不同的第一脉冲激励电流、第二脉冲激励电流和第三脉冲激励电流，然后分别加载到第一激励绕组(2)、第二激励绕组(3)和第三激励绕组(4)中。
[0018]以探头激励线圈有三个绕组为例，图2所示为由外而内三个绕组所施加的脉冲激励电流波形图。第一脉冲激励电流(9)、第二脉冲激励电流(10)和第三脉冲激励电流(11)的脉冲宽度都等于t0。第二脉冲激励电流(10)比第一脉冲激励电流(9)延时Δt1，第三脉冲激励电流(11)比第一脉冲激励电流(9)延时Δt2，且满足条件：Δt1＜Δt2＜t0。
[0019]图3为在使用本专利技术所提方法之前和之后，被测试件中感应涡流等位线的对比图。参与对比的探头激励线圈为一个绕组，其尺寸与图1中激励线圈(1)相同，检测线圈也与图1中检测线圈(5)相同；脉冲激励电流只有一路，与图2中第一脉冲激励电流(9)相同。从中可以看出，使用本专利技术所提方法显著减小了涡流在径向的扩散范围，从而证明该方法有效缩
小了脉冲涡流检测探头的覆盖面积。
[0020]图4为在使用本专利技术所提方法之前和之后，探头检测信号的对比图。参与对比的探头激励线圈为一个绕组，其尺寸与图1中激励线圈(1)相同，检测线圈也与图1中检测线圈(5)相同；脉冲激励电流只有一路，与图2中第一脉冲激励电流(9)相同。从中可以看出，使用本专利技术所提方法增大了探头检测信号的幅值。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减小脉冲涡流检测探头覆盖面积的多绕组分时激励方法，其特征在于：探头激励线圈由多个同轴绕组共同组成，在不同的绕组中施加不同延时的脉冲激励电流，使得涡流在被测试件中的径向扩散行为变缓，达到减小检测探头覆盖面积的目的。2.根据权利要求1所述的一种减小脉冲涡流检测探头覆盖面积的多绕组分时激励方法，其特征是：激励线圈绕组个数为两个或两个以上，所有绕组的绕线分离，且绕向、高度和绕线线径均相同；相邻绕组之间没有间隙，最内层绕组的外径是次...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志远，唐宇科，朱长春，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：