專利名稱:實(shí)現(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要通過布置在矩形探頭的傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的三維尺寸的定量，利用PCB雙層布線的技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器的布置，矩形探頭的對(duì)稱性使布置的傳感器產(chǎn)生差分檢測的效果，分別使用霍爾(Hall)傳感器和巨磁阻(GMR)傳感器實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向磁場提取，最后使用三個(gè)方向的磁場信號(hào)實(shí)現(xiàn)缺陷的重構(gòu)技術(shù)。本系統(tǒng)主要包括了信號(hào)發(fā)生模塊、激勵(lì)線圈模塊、傳感器模塊、信號(hào)處理模塊、信號(hào)采集模塊等。
【專利說明】
實(shí)現(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型主要通過對(duì)探頭和傳感器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)來進(jìn)行缺陷重構(gòu)的研究，故涉及了無損檢測和測試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界工業(yè)的快速發(fā)展，管道在石油化工、煤礦行業(yè)、海洋工程等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的部分。但隨著管道的服役時(shí)間越來越長，管道會(huì)具有一定的安全隱患，而發(fā)生的主要因素是管道腐蝕和磨損。因此，檢測管道的腐蝕、磨損情況及評(píng)價(jià)管道系統(tǒng)的可靠性和使用壽命，是避免管道事故發(fā)生的重要的手段之一。在對(duì)管道的檢測方法一般有射線、超聲、漏磁和渦流檢測等檢測技術(shù);然而超聲需要耦合劑，射線需要放射源，漏磁檢測時(shí)需要磁飽和裝置，這些某種程度上都限制了檢測技術(shù)在管道檢測的發(fā)展。脈沖渦流作為一種新型的檢測技術(shù)，因其具有很寬的頻譜，只需一次掃描就能分析被測試件不同深度的缺陷，具有穿透深度強(qiáng)、包含信息豐富等特點(diǎn)，因此對(duì)管道等鐵磁性構(gòu)件的檢測具有一定的優(yōu)勢。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型是針對(duì)脈沖渦流缺陷檢測中一般只能獲取單個(gè)維度的缺陷信息，而難以實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的全方位的定量的問題，提出采用矩形探頭作為檢測探頭，設(shè)計(jì)置有6個(gè)傳感器的PCB，傳感器的正面包含了兩個(gè)Hal I傳感器和兩個(gè)GMR傳感器，傳感器的反面包含了兩個(gè)GMR傳感器，分別用來獲取缺陷上不同方向的磁場分量，憑借不同方向的磁場分量來實(shí)驗(yàn)缺陷的重構(gòu)，豐富了缺陷定量的手段。
[0004]—種實(shí)現(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測系統(tǒng)，其特征在于:
[0005]包括了試件(1)、缺陷(2)、矩形探頭(3)、帶有傳感器的PCB(4)、PCB正面(5)、豎直放置的GMR傳感器(6-7)、HalI傳感器(8-9)、PCB反面(1)以及水平放置的GMR傳感器(11-12);試件(I)上存在縱向缺陷(2)，矩形探頭(3)水平放置在缺陷(2)正上方，帶有傳感器的PCB(4)的形狀為正方形并與矩形探頭(3)底部貼合，PCB正面(5)上下兩側(cè)上置有豎直放置的GMR傳感器(6-7)和左右兩側(cè)置有Hall傳感器(8-9)，豎直放置的GMR傳感器(6-7)和Hall傳感器(8-9)都是關(guān)于PCB中心線對(duì)稱，PCB反面(10)上下兩側(cè)置有兩個(gè)水平放置的GMR傳感器(11 -12)，豎直放置的GMR傳感器(6-7)和水平放置的GMR傳感器(11 -12)分別位于PCB正面
[5]和PCB反面(10)且兩者中心軸線位置相同，并且也關(guān)于PCB中心線對(duì)稱。
[0006]—種實(shí)現(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測系統(tǒng)，主要包括以下方面:
[0007](I)構(gòu)建檢測系統(tǒng):
[0008]搭建檢測的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將矩形探頭(3)水平放置在被測試件(I)的縱向缺陷(2)的正上方，提離保持為1mm，帶有傳感器PCB(4)貼合在矩形探頭(3)的底部，傳感器連接后續(xù)的低通濾波電器；
[0009](2)PCB采用雙面布線的方式(即有兩個(gè)工作面)，其形狀為正方形，邊長為50mm。
[0010](3)PCB正面(5)上下兩側(cè)置有兩個(gè)豎直放置的GMR傳感器(6-7)，左右兩側(cè)置有兩個(gè)Ha 11傳感器(8-9);
[0011](4)PCB反面(10)上下兩側(cè)置有兩個(gè)水平放置的GMR傳感器(11-12);
[0012](5)豎直放置的GMR傳感器(6-7)和水平放置的GMR傳感器(11-12)，Hall傳感器(8-9)都是關(guān)于PCB中心線對(duì)稱布置；
[0013](6)豎直放置的GMR傳感器(6-7)和水平放置的GMR傳感器(1卜12)分別位于PCB正面(5)和PCB反面(10)且兩者中心軸線相同。
[0014]所述的檢測系統(tǒng)檢測缺陷的步驟如下:當(dāng)矩形探頭(3)在試件(1)進(jìn)行脈沖渦流檢測時(shí)，PCB正面(5)上的豎直放置的GMR傳感器(6-7)分別對(duì)應(yīng)于缺陷(2)和無缺陷處，形成差分檢測，因?yàn)镚MR傳感器工作面為兩個(gè)側(cè)面，所以能夠獲取X方向的磁場信號(hào)，PCB反面(10) 上的水平放置的GMR傳感器(11-12)同樣對(duì)應(yīng)于缺陷(2)和無缺陷處，因?yàn)樾D(zhuǎn)了90°的緣故，能夠獲取Y方向上的磁場信號(hào)；當(dāng)獲取了X和Y方向磁場信號(hào)后，矩形探頭繞自身旋轉(zhuǎn) 90°，使得Hall傳感器(8-9)能夠分別對(duì)應(yīng)于缺陷(2)和無缺陷處，由于Hall傳感器工作面為兩個(gè)底面，所以能夠獲取Z方向才磁場信號(hào)，通過X、Y和Z三個(gè)方向的磁場信號(hào)實(shí)現(xiàn)缺陷長度、寬度和深度的定量，實(shí)現(xiàn)缺陷的重構(gòu)。最后傳感器而并將磁場值轉(zhuǎn)化為電壓值的形式， 經(jīng)過后續(xù)的放大、濾波、去噪等處理，由示波器顯示信號(hào)并通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)的處理。
[0015]本實(shí)用新型的主要技術(shù)特點(diǎn)有:
[0016](1)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)的是矩形檢測探頭，區(qū)別于常規(guī)的圓柱形探頭，該探頭能產(chǎn)生方向性較好的渦流和磁場強(qiáng)度，有利于缺陷的檢測；
[0017](2)本實(shí)用新型把PCB作為傳感器的載體，實(shí)現(xiàn)差分檢測，提高了檢測的精度；
[0018](3)本實(shí)用新型所使用的PCB是雙面布線的方式，這樣能夠放置更多的傳感器，無需制作其他的PCB，提高了檢測效率；
[0019](4)本實(shí)用新型所采用的PCB為正方形的形狀，當(dāng)矩形探頭旋轉(zhuǎn)90°后進(jìn)行檢測能夠與第一次檢測的貼合度更高；
[0020](5)本實(shí)用新型采用了兩種類型的磁傳感器分別來獲取缺陷處三個(gè)方向的磁場信號(hào)，實(shí)現(xiàn)缺陷全方位的定量研究；
[0021](6)由于其矩形探頭所產(chǎn)生的渦流具有方向的特性和多個(gè)傳感器的布置，其對(duì)試件上任意走向的缺陷都有一定的檢測性能?！靖綀D說明】

[0022]圖1是矩形探頭脈沖渦流缺陷檢測示意圖。[〇〇23]圖2是置有傳感器的PCB正面圖。[〇〇24]圖3是置有傳感器的PCB反面圖。【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明。
[0026]首先，搭建如圖1所示的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。調(diào)節(jié)直流電源合適的電壓輸入到方波發(fā)生電路，產(chǎn)生頻率可調(diào)的方波，通過功率放大器把微弱的信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)進(jìn)入到矩形探頭(3)，矩形探頭(3)水平放置在有縱向缺陷(2)的試件(I)上，帶有傳感器的PCB(4)使用膠水貼合在矩形探頭(3)的底部，檢測時(shí)，將PCB正面(5)的豎直放置的GMR傳感器(6-7)接入低通濾波器，且分別對(duì)應(yīng)于缺陷(2)和無缺陷處并形成差分檢測，其工作面為兩個(gè)側(cè)面的緣故使得能夠獲取磁場的X方向分量，利用磁場X方向分量對(duì)缺陷的長度進(jìn)行定量;斷開豎直放置的GMR傳感器(6-7)與低通濾波器的連接，而將PCB反面(10)上的水平放置的GMR傳感器(11-12)接入低通濾波器，由于豎直放置的GMR傳感器(6-7)和水平放置的GMR傳感器(11-12)分別位于PCB正面(5)和PCB反面(10)，故其檢測的為磁場的Y分量，利用磁場的Y方向分量對(duì)缺陷的寬度進(jìn)行定量;斷開水平放置的GMR傳感器(11-12)與低通濾波器的連接，將矩形探頭(3)繞自身旋轉(zhuǎn)90°使得Hall傳感器(8-9)分別對(duì)應(yīng)于缺陷處(2)和無缺陷處，形成差分檢測的效果，由于Hall傳感器檢測面為兩個(gè)底面使得其獲取的為磁場Z方向分量，能夠?qū)θ毕萆疃冗M(jìn)行定量。通過以上傳感器獲取的磁場的X、Y和Z三個(gè)方向的分量，分別能夠反映缺陷的長寬高的信息，即可實(shí)現(xiàn)缺陷的重構(gòu)。后續(xù)的信號(hào)進(jìn)入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)理，調(diào)理后的信號(hào)波形顯示在示波器上。數(shù)據(jù)采集卡一端負(fù)責(zé)采集產(chǎn)生的矩形脈沖信號(hào)，另一端負(fù)責(zé)對(duì)調(diào)理后的信號(hào)進(jìn)行采集并輸入電腦，把數(shù)據(jù)引入MATLAB進(jìn)行分析和處理，進(jìn)行缺陷的識(shí)別與定量分析。
[0027]以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)現(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括了試件 (1)、缺陷(2)、矩形探頭(3)、帶有傳感器的？08(4)、？08正面(5)、豎直放置的61?傳感器(6-7)、Ha 11傳感器(8-9)、PCB反面(10)以及水平放置的GMR傳感器(11 -12);試件(1)上存在縱向缺陷(2)，矩形探頭(3)水平放置在缺陷(2)正上方，帶有傳感器的 PCB(4)的形狀為正方形并與矩形探頭(3)底部貼合，PCB正面(5)上下兩側(cè)上置有豎直放置 的GMR傳感器(6-7)和左右兩側(cè)置有Hall傳感器(8-9)，豎直放置的GMR傳感器(6-7)和Hall 傳感器(8-9)都是關(guān)于PCB中心線對(duì)稱，PCB反面(10)上下兩側(cè)置有兩個(gè)水平放置的GMR傳感 器(11 -12)，豎直放置的GMR傳感器(6-7)和水平放置的GMR傳感器(11 -12)分別位于PCB正面 (5)和PCB反面(10)且兩者中心軸線位置相同，并且也關(guān)于PCB中心線對(duì)稱。
【文檔編號(hào)】G01N27/90GK205691545SQ201620044675
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年1月18日 公開號(hào)201620044675.0, CN 201620044675, CN 205691545 U, CN 205691545U, CN-U-205691545, CN201620044675, CN201620044675.0, CN205691545 U, CN205691545U
【發(fā)明人】周德強(qiáng), 王俊, 潘萌, 趙健, 杜陽
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)