高信噪比的磁性无损检测装置制造方法及图纸

一种高信噪比的磁性无损检测装置，涉及磁性无损检测技术领域。本发明专利技术探头内安置有建立稳恒磁场的永磁体，来磁化受检管内强磁性的氧化物，安置有磁场敏感元件检测氧化物建立的杂散磁场并将其转化为输出电压信号，安置有降噪用磁场敏感元件，它是与检测用磁场敏感元件具有相同磁场灵敏度的线性霍尔元件，两者同极性地平行安置；检测用磁场敏感元件位于探头工作状态下贴近受检管的管壁一侧，而降噪用磁场敏感元件处于探头中远离受检管一侧；由检测用磁场敏感元件和降噪用磁场敏感元件的输出信号通过差动方式输出探头的检测信号，输送到检测仪表。本发明专利技术的磁性无损检测探头的背底噪声信号低、信噪比高，特别适用于对检测信号较弱的厚壁管道等进行检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁性无损检测
，提供了一种奥氏体不锈钢管内部氧化物的磁性无 损检测装置，用于无损检测奥氏体不锈钢管道内氧化物。本专利技术的磁性无损检测探头的背 底噪声信号低、信噪比高，特别适用于对检测信号较弱的厚壁管道等进行检测。
技术介绍
电厂锅炉中的奥氏体不锈钢管道在运行过程中内壁发生氧化，达到一定厚度时会热应 力作用而剥落，沉积在管道下弯头附近而影响锅炉的安全运行，需要通过无损检测的方法 进行检测。ZL03 1 09490.2中给出了一种磁性无损检测方法及检测装置。该检测方法中，检测探 头中的永磁体建立的稳恒磁场在钢管外部对氧化物磁化，磁场敏感元件从管道外部检测氧 化物产生的杂散磁场信号，借助于该检测信号判断管道内氧化物的存在与否。所提供的检 测装置采用线性霍尔元件作为磁场敏感元件。该磁场敏感元件对于检测管道周围环境中背 底磁场的感应信号形成了检测装置的一种背底噪音，它与受检管道内的氧化物无关。具体 表现为检测装置的空间方位变化造成检测信号波动，下面将其称作空间方位噪音。安置着 单个磁场敏感元件的探头，对于地磁场自身的相应所造成的这种空间方位噪声一般情况下 可以达到土0.6mV (未经过信号放大处理的原始信号强度，下同)。这样，在双磁极方式的 检测装置中，检测探头与参比探头的独立空间方位变化可能导致的检测信号波动最大可达 2mV左右。再考虑其他来源的磁场的影响，或者在锅炉内部大量金属管道在地磁场中磁化 而使背底磁场加强，影响还会更大。现有技术中的磁性无损检测装置，其检测信号随着受检管道壁厚的增大呈指数规律降 低。故此，当管道的壁厚增大时，检测信号的强度会降低到只有几个mV的水平。此时， 现有的检测装置信噪比过低，在检测厚壁管道内可能存在的强磁性的氧化物时遇到困难。另外，不锈钢管道内氧化物剥落是导致管道事故的直接原因，其根源则在于管道自身 发生的氧化。实际已经证实，现有的磁性无损检测方法和装置能够对管道壁上仍然附着的 氧化物产生足够强的感应信号，正常管道的该检测信号通常不高于8mV，并且大多在2 5mV之间。如果利用该信号来定量化分析管道上附着的氧化皮的厚度情况，从而^f于管道 的氧化情况进行评估，也必须要去除地磁场等因素对于检测装置的输出信号的干扰，消除 检测装置的空间方位噪音，提高信噪比。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种高信噪比的磁性无损检测装置，消除探头检测信号的空间方 位噪音，从而能够实现对于厚管壁的奥氏体不锈钢管道内氧化物以及管道内壁仍附着的氧 化物薄层进行准确检测。本专利技术的磁性无损检测装置包括探头和检测仪表，探头内安置有永磁体来建立稳恒磁 场、磁化受检管内强磁性的氧化物，安置有磁场敏感元件检测氧化物建立的杂散磁场并将 其转化为输出电压信号，探头的输出电压信号通过导线连接输送给检测仪表。其中，在探 头1内安置有降噪用磁场敏感元件4,磁场敏感元件4与检测用磁场敏感元件3为具有相 同磁场灵敏度的线性霍尔元件，两者同极性地平行安置；检测用磁场敏感元件3位于探头 1工作状态下贴近受检管7的管壁一侧，而降噪用磁场敏感元件4处于探头1中远离受检 管7 —侧；由检测用磁场敏感元件3和降噪用磁场敏感元件4的输出信号通过差动方式输 出探头1的检测信号，输送到检测仪表。在本专利技术的一种组成结构中，所述探头1采用双磁极方式时，为降噪用磁场敏感元件 4配置一个平衡永磁体，如条形永磁体5。通过调节该条形永磁铁5与降噪用磁场敏感元 件4的相对位置，减小探头l的背底信号，最好使背底信号减小到零。所述配置的条形永 磁体5为降噪用磁场敏感元件4提供一个平衡磁场，当该平衡磁场在降噪用磁场敏感元件 4的检测方向上的分量与探头1中永磁体2在检测用磁场敏感元件3的检测方向上的分量 相同时，可以消除掉霍尔元件的基本输出信号的影响，使探头1的背底信号减小到零。由 此，降噪用磁场敏感元件4及配置的条形永磁体5还同时具备了现有技术中由检测探头和 参比探头组成的组合探头的补偿功能，从而使检测装置无需另装备参比探头。在本专利技术的另一种组成结构中，所述探头1采用单磁极方式时，通过调整同极性平行 安置的检测用磁场敏感元3和降噪用磁场敏感元件4在建立稳恒磁场的条形永磁体6的两 个磁极附近的位置，减小探头1的背底信号，最好使背底信号减小到零。这里，用来对受 检管7内可能存在的氧化物8进行磁化的条状永磁体6，兼备了上面所述组成结构中专门 配置的平衡永磁体提供平衡磁场的幼能，从而使探头1结构更加简单。本专利技术的优点在于(1)本专利技术的检测装置，通过探头中同极性地平行于检测用磁场敏感元件安置一个降噪 用磁场敏感元件，探头检测信号，由它们的差动输出形成，其中不再随着探头的空间方位 变化而改变，克服了地磁场以及其他来源的、在空间位置上变化比较缓慢的磁场的影响， 消除掉了检测信号中的一个主要背底噪音，大幅度提高了信噪比，提高了检测信号较弱的情况下检测的可靠性。(2) 本专利技术的检测装置中，通过在双磁极磁化方式的探头内为降噪用磁场敏感元件配 置平衡永磁体，或者利用单磁极磁化方式的探头中建立稳恒磁场的条形永磁体自身，使检 测用和降噪用磁场敏感元件在它们的检测方向上的磁场分量平衡，从而减小了探头的背底 信号，甚至使探头的基本输出信号达到零，同时具备了消除背底信号的功能。这样，本发 明的检测装置较现有技术的装置不但没有额外增加组成单元，在使用双磁极方式探头的检 测装置中，探头自身与现有技术中的检测探头外形、尺寸都非常接近，保持其紧凑、轻巧 的特点，而检测装置中无需再配置参比探头。(3) 利用本专利技术的检测装置，能够对厚管壁奥氏体不锈钢管道内氧化物的堆积、以及仍 然附着于管壁上的氧化物薄层的进行准确检测。此外，本专利技术的检测装置，不仅可以用来对奥氏体不锈钢管道中的磁性内氧化物进行 检测，也可以检测其它来源的磁性异物，它还适用于对无磁容器中的任何磁性物质进行无 损检测，尤其适用于探测那些壁厚不很大的容器中处于比较靠近内壁位置上、在不很强的 磁场下就会被磁化而显示比较高的磁化强度的物质的存在与否。 附图说明图l现有技术中的双磁极方式检测探头的原理结构示意图。其中，l为检测探头，2 为建立稳恒磁场的U形永磁体，3为检测用磁场敏感元件。(对比例) 图2图1所示的检测探头在北京地区的水平面内旋转一周时，检测装置的lr出信号 的变化曲线。(对比例)图3本专利技术的检测装置中，具有降噪功能的双磁极方式探头的一种组成结构方式的 原理结构示意图。其中，l为探头，2为建立稳恒磁场的U形永磁体，3为检测用磁场敏感 元件，4为降噪用磁场敏感元件，5为磁场敏感元件4配置的条形永磁体。探头1的输出 信号为两个磁场敏感元件3和4的差动输出信号。图中还给出了受检管7和其中可能存在 的氧化物8，说明检测装置工作时探头的工作位置。图4使用图3所示探头的本专利技术的检测装置实施例，其检测信号随着探头1在氷平 面内旋转一周过程中的变化曲线。图5本专利技术的检测装置中，具有降噪功能的单磁极方式探头的一种组成结构方式的原 理结构示意图。其中，6为永磁体，它建立稳恒磁场，并同时为检测用磁场敏感元件3和 降噪用磁场敏感元件4提供平衡磁场。具体实施例方式以下通过检测装置的实施例对本专利技术予以进一步说明。作为对比，给出了现有技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高信噪比的磁性无损检测装置，包括探头和检测仪表，探头内安置有建立稳恒磁场的永磁体来磁化受检管内强磁性的氧化物，安置有磁场敏感元件检测氧化物建立的杂散磁场并将其转化为输出电压信号，探头的输出电压信号通过导线连接输送给检测仪表，其特征在于，探头（１）内安置有降噪用磁场敏感元件（４），降噪用磁场敏感元件（４）与检测用磁场敏感元件（３）具有相同磁场灵敏度的线性霍尔元件，两者同极性地平行安置；检测用磁场敏感元件（３）位于探头（１）工作状态下贴近受检管（７）的管壁一侧，而降噪用磁场敏感元件（４）处于探头（１）中远离受检管（７）一侧；由检测用磁场敏感元件（３）和降噪用磁场敏感元件（４）的输出信号通过差动方式输出探头（１）的检测信号，输送到检测仪表。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：束国刚，强文江，任爱，赵彦芬，强文章，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]