專利名稱：一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬管道腐蝕無損檢測(cè)技術(shù)，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用和 攜帶方便，功耗低，檢測(cè)精度高的檢測(cè)裂解爐管的內(nèi)壁滲碳層厚度的方法及 其裝置，具體地說是一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
裂解爐管是石油化工裂解裝置中的重要構(gòu)件，是在高溫、氧化和滲碳介 質(zhì)中，在承受各種應(yīng)力的情況下長期工作的。裂解爐管外壁的工作溫度通常在1000—1100攝氏度，內(nèi)壁大約在850攝氏度，在如此高的溫度下，管道內(nèi) 介質(zhì)中的碳原子由碳勢(shì)高的管內(nèi)介質(zhì)向爐管中擴(kuò)散形成滲碳現(xiàn)象，滲碳會(huì)劣 化爐管的材質(zhì)并形成裂紋和空洞，最終導(dǎo)致爐管的損壞，對(duì)安全連續(xù)生產(chǎn)造 成重大隱患，因此尋找一種能在生產(chǎn)的間隙中對(duì)裂解爐管滲碳層厚度進(jìn)行有 效檢測(cè)的方法和裝置，在爐管可能發(fā)生損壞前就及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換是非常必要 的。目前針對(duì)裂解爐管滲碳層厚度通常采用磁性方法檢測(cè)，是利用探頭檢測(cè) 經(jīng)過非鐵磁覆層而流入鐵磁性的滲碳層的磁通大小來測(cè)定滲碳層厚度的，滲 碳層愈厚，磁通愈大，測(cè)頭檢測(cè)到的電信號(hào)也越大。日本的Kett電子研究所 研制的專利號(hào)為UK1517096的LST-2200型滲碳層檢測(cè)裝置和大連理工大學(xué) 所研制的專利號(hào)為CN89201488.1的HTZ-2型滲碳層檢測(cè)裝置都是基于磁感 應(yīng)原理的儀器,前者由于沒有考慮到表面氧化層磁性的影響、不同爐管材料成 分和結(jié)構(gòu)上的差異，其檢測(cè)的結(jié)果不可靠，后者雖然考慮了表面氧化層磁性 的影響、爐管材料成分和結(jié)構(gòu)上的影響，但其激勵(lì)頻率為單一的低頻率交流 信號(hào)，信號(hào)的信息量小，沒有從根本上消除氧化層的影響。而且，現(xiàn)有的檢 測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的方法皆采用在低頻激勵(lì)信號(hào)，信噪比低的感應(yīng)式線 圈作為探頭的傳感器，在裂解爐的管壁耐高溫抗?jié)B碳性能越來越好，其滲碳 層也越來越薄的情況下，現(xiàn)有檢測(cè)方法及其裝置的檢測(cè)精度已經(jīng)難以滿足檢測(cè)的需要。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的方法及其裝置存 在的檢測(cè)結(jié)果不可靠、精度不高、激勵(lì)頻率單一、信號(hào)的信息量小，沒有從 根本上消除氧化層影響的問題，提出一種結(jié)構(gòu)簡單，使用和攜帶方便，功耗 低，檢測(cè)精度高的檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的方法及其裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是-一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的方法，其特征是它包括以下步驟a. 首先在沿裂解爐管的外壁軸向上選擇檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不少于二 十個(gè)；b. 然后在沿裂解爐管的外壁周向上選擇檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不少于八個(gè).C.用丙酮或酒精清洗所選的檢測(cè)點(diǎn)，去除表面的灰塵和油污；d. 將檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置的測(cè)量探頭部分的探頭底部貼緊任 一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，打開測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊的倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路，調(diào)整頻率產(chǎn)生85-1 OOHz的低頻交流激勵(lì)信號(hào)，檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度裝置對(duì)低頻交流 激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行處理得到內(nèi)壁滲碳層加上外壁氧化層厚度的數(shù)據(jù)信號(hào)并存儲(chǔ)至第二內(nèi)部存儲(chǔ)器；e. 調(diào)整倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生240-300Hz的高頻交流激勵(lì)信號(hào)，檢 測(cè)裂解爐管滲碳層厚度裝置對(duì)高頻交流激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行處理得到爐管外壁氧化 層厚度的數(shù)據(jù)信號(hào)并存儲(chǔ)至第一內(nèi)部存儲(chǔ)器；f. 將儲(chǔ)存在第一 內(nèi)部存儲(chǔ)器和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器中的分別在高頻交流激勵(lì) 信號(hào)和低頻交流激勵(lì)信號(hào)下得到的數(shù)據(jù)信號(hào)相減得到反映裂解爐管滲碳層厚 度數(shù)據(jù)信號(hào)，并送往單片機(jī)進(jìn)行處理得到裂解爐管滲碳層實(shí)際厚度值，最后 將檢測(cè)結(jié)果輸出至顯示器；g. 重復(fù)步驟d-f對(duì)所有被選的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)；h. 對(duì)所有周向被選檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算平均值，并對(duì)所有軸向檢測(cè)點(diǎn) 和平均周向檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄，得到裂解爐管滲碳層的厚度數(shù)據(jù)。一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置，其特征是它包括測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊和測(cè)量探頭部分，測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊作為檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置 的信號(hào)輸入產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊的測(cè)量信號(hào)輸出端與測(cè)量探頭 部分的信號(hào)輸入端無線連接，測(cè)量探頭部分的各對(duì)巨磁阻傳感器組經(jīng)各前置 放大電路模塊的測(cè)量信號(hào)輸出端與對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊的一個(gè)對(duì)應(yīng)的調(diào) 理信號(hào)輸入端相連，各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊的激勵(lì)信號(hào)輸入端與測(cè)量信號(hào)激勵(lì) 模塊的一個(gè)激勵(lì)信號(hào)輸出端相連，各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊的信號(hào)輸出端與各自 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)輸入端相連，各數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)輸出端與單 片機(jī)的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端相連，單片機(jī)的控制輸入端與鍵盤的信號(hào)輸出端相連， 單片機(jī)的信號(hào)輸出端作為檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置的信號(hào)輸出分別接顯示器和PC機(jī)。本發(fā)明的測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊包括倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路、功率放大器和 勵(lì)磁線圈，倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路的信號(hào)輸出作為測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊的信號(hào) 輸出接功率放大器的信號(hào)輸入端，功率放大器的信號(hào)輸出端作為測(cè)量信號(hào)激 勵(lì)模塊的激勵(lì)信號(hào)輸出接各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊的激勵(lì)信號(hào)輸入端，功率放大 器的信號(hào)輸出端接勵(lì)磁線圈的信號(hào)輸入端，勵(lì)磁線圈的作為測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模 塊的測(cè)量信號(hào)輸出與測(cè)量探頭部分的信號(hào)輸入端無線連接。本發(fā)明的測(cè)量探頭部分包括探頭外殼、探頭內(nèi)部支架、勵(lì)磁線圈、偏磁 元件、塑料螺栓、塑料螺母和聚磁元件，探頭外殼安裝在裂解爐的管壁上， 探頭內(nèi)部支架安裝在探頭外殼的內(nèi)部，勵(lì)磁線圈安裝在探頭內(nèi)部支架的內(nèi)部， 聚磁元件安裝在勵(lì)磁線圈的內(nèi)部，偏磁元件通過塑料螺栓和塑料螺母固定在 聚磁元件的磁場(chǎng)內(nèi)，聚磁元件內(nèi)部的兩側(cè)至少安裝有一對(duì)巨磁阻傳感器組， 各巨磁阻傳感器組分別與各自對(duì)應(yīng)的前置放大電路模塊相連，各前置放大電 路模塊安裝在探頭外殼上，各前置放大電路模塊包括第一交流放大器、第二 交流放大器和差分放大器，第一交流放大器和第二交流放大器的信號(hào)輸入端 分別與各自對(duì)應(yīng)的巨磁阻傳感器組的各巨磁阻傳感器的信號(hào)輸出端相連，第 一交流放大器和第二交流放大器的信號(hào)輸出端接各自對(duì)應(yīng)的差分放大器的對(duì) 應(yīng)信號(hào)輸入端，各差分放大器的信號(hào)輸出端作為各前置放大電路模塊的輸出 接各自對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊的對(duì)應(yīng)測(cè)量信號(hào)輸入端。本發(fā)明的測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊包括低通濾波器，移相電路，相敏檢波器和 集成模擬開關(guān)，移相電路的信號(hào)輸入端作為測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊的調(diào)理信號(hào)輸入接測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊的調(diào)理信號(hào)輸出，移相電路的信號(hào)輸出端接相敏檢波 器的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端，低通濾波器的信號(hào)輸入端作為測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊的測(cè) 量信號(hào)輸入接測(cè)量探頭部分的測(cè)量信號(hào)輸出，低通濾波器的信號(hào)輸出端接相 敏檢波器的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端，相敏檢波器的信號(hào)輸出端接集成模擬開關(guān)的信 號(hào)輸入端，集成模擬開關(guān)的信號(hào)輸出端作為測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊的信號(hào)輸出接 數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)輸入端。本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊包括第一采樣保持器、第二采樣保持器、第一模 數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一內(nèi)部存儲(chǔ)器、第二內(nèi)部存儲(chǔ)器和數(shù)字減法 器，第一采樣保持器和第二采樣保持器的信號(hào)輸入端作為各數(shù)據(jù)處理模塊的 信號(hào)輸入接各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊的信號(hào)輸出端，第一采樣保持器和第二采樣 保持器的信號(hào)輸出端分別接各自對(duì)應(yīng)的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器與各自對(duì)應(yīng)的第一 內(nèi)部存儲(chǔ)器和第二內(nèi)部 存儲(chǔ)器相連，第一內(nèi)部存儲(chǔ)器和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器的信號(hào)輸出端分別接各自對(duì) 應(yīng)的減法器的反向信號(hào)輸入端和同向信號(hào)輸入端，減法器的信號(hào)輸出端作為 數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)輸出接單片機(jī)。本發(fā)明的有益效果1、 本發(fā)明根據(jù)多頻渦流檢測(cè)原理分別將產(chǎn)生的低頻和高頻的交流激勵(lì)信 號(hào)送入激勵(lì)線圈，產(chǎn)生的激勵(lì)磁場(chǎng)受屈膚效應(yīng)的制約，低頻的激勵(lì)磁場(chǎng)將從 裂解爐管的表面一直穿透到爐管內(nèi)壁的滲碳層，巨磁阻傳感器響應(yīng)的信號(hào)代 表內(nèi)壁滲碳層加上外壁氧化層的信號(hào)，而高頻的激勵(lì)磁場(chǎng)將集中在裂解爐管 表面的氧化層，巨磁阻傳感響應(yīng)的信號(hào)為外壁氧化層的信號(hào)，這兩個(gè)模擬信 號(hào)通過信號(hào)調(diào)理電路處理和AD轉(zhuǎn)換后在減法器中進(jìn)行減法運(yùn)算，可靠的消 除了表面氧化層的影響，得到反映裂解爐管滲碳層的數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明的裝 置具有結(jié)構(gòu)簡單，使用和攜帶方便的優(yōu)點(diǎn)2、 本發(fā)明采用倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生不同頻率的激勵(lì)信號(hào)，解決了激勵(lì)頻率單一的問題。3、 本發(fā)明在外壁軸向和周向上分別選擇不小于二十個(gè)和不小于八個(gè)的檢 測(cè)點(diǎn)，提高了檢測(cè)的精度和準(zhǔn)確性。


圖l是本發(fā)明的原理框圖。圖2是本發(fā)明的電原理圖。圖3是本發(fā)明的測(cè)量探頭部分結(jié)構(gòu)剖視圖。圖4是本發(fā)明的前置放大電路模塊電路圖。圖5是本發(fā)明的倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路圖。圖6是本發(fā)明的移相電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖l-6和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。1、 一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的方法，其特征是它包括以下步驟a. 首先在沿裂解爐管的外壁軸向上選擇檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不少于二 十個(gè)；b. 然后在沿裂解爐管的外壁周向上選擇檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不少于八個(gè)；C.用丙酮或酒精清洗所選的檢測(cè)點(diǎn),去除表面的灰塵和油污；d. 將檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置的測(cè)量探頭部分16的探頭底部貼 緊任一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，打開測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊15的倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路19，調(diào) 整頻率產(chǎn)生85-100Hz的低頻交流激勵(lì)信號(hào)，根據(jù)多頻渦流檢測(cè)原理將產(chǎn)生的 低頻交流激勵(lì)信號(hào)送入激勵(lì)線圈4，產(chǎn)生的激勵(lì)磁場(chǎng)受屈膚效應(yīng)的制約，檢測(cè) 裂解爐管滲碳層厚度裝置對(duì)低頻交流激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行處理得到內(nèi)壁滲碳層11加 上外壁氧化層1厚度的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器30存儲(chǔ)至第二內(nèi)部存儲(chǔ)器 32;e. 調(diào)整倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路19產(chǎn)生240-300Hz的高頻交流激勵(lì)信號(hào)， 根據(jù)多頻渦流檢測(cè)原理將產(chǎn)生的低頻交流激勵(lì)信號(hào)送入激勵(lì)線圈4,產(chǎn)生的激 勵(lì)磁場(chǎng)受屈膚效應(yīng)的制約，檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度裝置對(duì)高頻交流激勵(lì)信 號(hào)進(jìn)行處理得到爐管外壁氧化層1厚度的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器29存儲(chǔ) 至第一內(nèi)部存儲(chǔ)器31;f. 將儲(chǔ)存在第一內(nèi)部存儲(chǔ)器31和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器32中的分別在高頻交 流激勵(lì)信號(hào)和低頻交流激勵(lì)信號(hào)下得到的數(shù)據(jù)信號(hào)相減得到反映裂解爐管滲 碳層厚度數(shù)據(jù)信號(hào)，并送往單片機(jī)35 (型號(hào)可為MSP430)進(jìn)行處理得到裂解爐管滲碳層實(shí)際厚度值，操作鍵盤36控制檢測(cè)進(jìn)程，最后將檢測(cè)結(jié)果輸出 至顯示器37，同時(shí)通過串口通訊將數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)34中進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或打印;g. 重復(fù)步驟d-f對(duì)所有被選的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)；h. 對(duì)所有周向被選檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算平均值，并對(duì)所有軸向檢測(cè)點(diǎn) 和平均周向檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄，得到裂解爐管滲碳層的厚度數(shù)據(jù)。如圖1所示 一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置，它包括測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊15和測(cè)量探頭部分16，測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊15作為檢測(cè)裂解爐管滲碳 層厚度的裝置的信號(hào)輸入產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊15的測(cè)量信號(hào)輸 出端與測(cè)量探頭部分16的信號(hào)輸入端無線連接，測(cè)量探頭部分16的各對(duì)巨 磁阻傳感器組9 (巨磁阻傳感器組9由兩個(gè)相同的巨磁阻傳感器構(gòu)成，型號(hào)可 為AA002-2)經(jīng)各前置放大電路模塊8的測(cè)量信號(hào)輸出端與對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào) 調(diào)理模塊17的一個(gè)對(duì)應(yīng)的調(diào)理信號(hào)輸入端相連，各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊17的 激勵(lì)信號(hào)輸入端與測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊15的一個(gè)激勵(lì)信號(hào)輸出端相連，各測(cè)量 信號(hào)調(diào)理模塊17的信號(hào)輸出端與各自對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊18的信號(hào)輸入端 相連，各數(shù)據(jù)處理模塊18的信號(hào)輸出端與單片機(jī)35 (型號(hào)可為MSP430)的 對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端相連，單片機(jī)35 (型號(hào)可為MSP430)的控制輸入端與鍵盤 36的信號(hào)輸出端相連，單片機(jī)35的信號(hào)輸出端作為檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度 的裝置的信號(hào)輸出分別接顯示器37和PC機(jī)。本發(fā)明的測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊15包括倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路19、功率放大 器22 (型號(hào)可為TDA2006)和勵(lì)磁線圈4，倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路19的信號(hào) 輸出作為測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊15的信號(hào)輸出接功率放大器22 (型號(hào)可為 TDA2006)的信號(hào)輸入端，功率放大器22的信號(hào)輸出端作為測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模 塊15的激勵(lì)信號(hào)輸出接各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊17的激勵(lì)信號(hào)輸入端，功率放 大器22的信號(hào)輸出端接勵(lì)磁線圈4的信號(hào)輸入端，勵(lì)磁線圈4的作為測(cè)量信 號(hào)激勵(lì)模塊15的測(cè)量信號(hào)輸出與測(cè)量探頭部分16的信號(hào)輸入端無線連接。如圖3所示本發(fā)明所述的測(cè)量探頭部分16包括探頭外殼2、探頭內(nèi)部 支架3、勵(lì)磁線圈4、偏磁元件5、塑料螺栓6、塑料螺母7和聚磁元件10， 探頭外殼2安裝在裂解爐的管壁上，探頭內(nèi)部支架3安裝在探頭外殼2的內(nèi) 部，勵(lì)磁線圈4安裝在探頭內(nèi)部支架3的內(nèi)部，聚磁元件10安裝在勵(lì)磁線圈 4的內(nèi)部，偏磁元件5通過塑料螺栓6和塑料螺母7固定在聚磁元件10的磁場(chǎng)內(nèi)，聚磁元件10內(nèi)部的兩側(cè)至少安裝有一對(duì)巨磁阻傳感器組9，各巨磁阻 傳感器組9分別與各自對(duì)應(yīng)的前置放大電路模塊8相連，各前置放大電路模 塊8安裝在探頭外殼2上，各前置放大電路模塊8包括第一交流放大器12(型 號(hào)可為模數(shù)620)、第二交流放大器13 (型號(hào)可為模數(shù)620)和差分放大器14， 第一交流放大器12 (型號(hào)可為模數(shù)620)和第二交流放大器13 (型號(hào)可為模 數(shù)620)的信號(hào)輸入端分別與各自對(duì)應(yīng)的巨磁阻傳感器組9的各巨磁阻傳感器 的信號(hào)輸出端相連，第一交流放大器12和第二交流放大器13的信號(hào)輸出端 接各自對(duì)應(yīng)的差分放大器14 (型號(hào)可為模數(shù)620)的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端，各差 分放大器14的信號(hào)輸出端作為各前置放大電路模塊8的輸出接各自對(duì)應(yīng)的測(cè) 量信號(hào)調(diào)理模塊17的對(duì)應(yīng)測(cè)量信號(hào)輸入端。本發(fā)明的測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊17包括低通濾波器23(型號(hào)可為MAX280)， 移相電路24，相敏檢波器25 (型號(hào)可為ZF6009)和集成模擬開關(guān)26 (型號(hào) 可為CD4051)，移相電路24的信號(hào)輸入端作為測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊17的調(diào)理 信號(hào)輸入接測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊15的調(diào)理信號(hào)輸出，移相電路24的信號(hào)輸出 端接相敏檢波器25 (型號(hào)可為ZF6009)的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端，低通濾波器23 的信號(hào)輸入端作為測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊17的測(cè)量信號(hào)輸入接測(cè)量探頭部分16 的測(cè)量信號(hào)輸出，低通濾波器23的信號(hào)輸出端接相敏檢波器25的對(duì)應(yīng)信號(hào) 輸入端，相敏檢波器25的信號(hào)輸出端接集成模擬開關(guān)26的信號(hào)輸入端，集 成模擬開關(guān)26的信號(hào)輸出端作為測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊17的信號(hào)輸出接數(shù)據(jù)處 理模塊18的信號(hào)輸入端。本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊18包括第一采樣保持器27、第二采樣保持器28、 第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器29、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器30、第一內(nèi)部存儲(chǔ)器31、第二內(nèi)部存儲(chǔ) 器32和數(shù)字減法器33，第一采樣保持器27和第二采樣保持器28的信號(hào)輸入 端作為各數(shù)據(jù)處理模塊18的信號(hào)輸入接各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊17的信號(hào)輸出 端，第一采樣保持器27和第二采樣保持器28的信號(hào)輸出端分別接各自對(duì)應(yīng) 的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器29和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器30，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器29和第二模數(shù) 轉(zhuǎn)換器30與各自對(duì)應(yīng)的第一內(nèi)部存儲(chǔ)器31和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器32相連，第一 內(nèi)部存儲(chǔ)器31和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器32的信號(hào)輸出端分別接各自對(duì)應(yīng)的減法器 33的反向信號(hào)輸入端和同向信號(hào)輸入端，減法器33的信號(hào)輸出端作為數(shù)據(jù)處 理模塊18的信號(hào)輸出接單片機(jī)35。具體實(shí)施時(shí) 實(shí)施例一以最優(yōu)的85Hz低頻和255Hz的高頻激勵(lì)信號(hào)為例首先，在沿裂解爐管的外壁軸向和周向上選擇檢測(cè)點(diǎn)，軸向上應(yīng)不小于二十個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，周向上不 小于八個(gè)檢測(cè)點(diǎn)并進(jìn)行凈化處理，可用丙酮或酒精清洗，再將檢測(cè)裝置探頭的 底部貼緊檢測(cè)點(diǎn)。測(cè)量探頭部分16內(nèi)的巨磁阻傳感器組9以一組為例，巨磁阻傳感器組9 包括兩個(gè)相同的巨磁阻傳感器(型號(hào)可為AA002-2):由單片機(jī)35 (型號(hào)可為 MSP430)控制開關(guān)K1的觸點(diǎn)和集成模擬開關(guān)26 (型號(hào)可為CD4051)的觸 點(diǎn)D導(dǎo)通后，將85Hz的低頻交流激勵(lì)信號(hào)通過信號(hào)發(fā)生器19 (型號(hào)可為 ICL8038)送入功率放大器22 (型號(hào)可為TDA2006)進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)勵(lì) 磁線圈4，產(chǎn)生交流激勵(lì)磁場(chǎng)，聚磁元件IO匯聚激勵(lì)磁場(chǎng)作用于裂解爐管， 且保護(hù)巨磁阻傳感器不受雜散磁場(chǎng)的干擾，受屈膚效應(yīng)的制約，匯聚的85Hz 的激勵(lì)磁場(chǎng)將從裂解爐管的表面氧化層1 一直穿透到爐管內(nèi)壁的滲碳層11， 測(cè)量探頭部分16內(nèi)的巨磁阻傳感器組9 (巨磁阻傳感器組9包括兩個(gè)相同的 巨磁阻傳感器，型號(hào)可為AA002-2)響應(yīng)激勵(lì)磁場(chǎng)輸出的兩路交流電壓信號(hào)， 每路交流電壓信號(hào)是內(nèi)壁滲碳層11加上外壁氧化層1的信號(hào)，兩路交流電壓 信號(hào)分別由各自對(duì)應(yīng)的第一交流放大器12 (型號(hào)可為模數(shù)620)和第二交流 放大器13(型號(hào)可為模數(shù)620)放大后送入差分放大器14(型號(hào)可為模數(shù)620) 放大并消除共模信號(hào)干擾，同時(shí)消除由于探頭和爐管管壁之間距離變化導(dǎo)致 的提離效應(yīng)的干擾后形成的一路交流電壓信號(hào)送入低通濾波器23 (型號(hào)可為 MAX280)濾除通頻帶外的雜波千擾后送入相敏檢波器25(型號(hào)可為ZF6009)， 同時(shí)來自功率發(fā)大器22 (型號(hào)可為TDA2006)的同頻率85Hz參考信號(hào)經(jīng)移 相電路24送入相敏檢波器25 (型號(hào)可為ZF6009)，檢波后的直流信號(hào)經(jīng)集成 模擬開關(guān)26 (型號(hào)可為CD4051)的觸點(diǎn)D流入第二采樣保持器28再經(jīng)第二 模數(shù)轉(zhuǎn)換器30后存儲(chǔ)在第二內(nèi)部存儲(chǔ)器32中，第二采樣保持器28、第二模 數(shù)轉(zhuǎn)換器30和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器32均為單片機(jī)35 (型號(hào)可為MSP430)內(nèi)置 集成塊。然后單片機(jī)35 (型號(hào)可為MSP430)控制開關(guān)K1的觸點(diǎn)和控制集成模擬 開關(guān)26 (型號(hào)可為CD4051)的觸點(diǎn)C導(dǎo)通后，將85Hz的低頻交流激勵(lì)信號(hào)通過電容C3-C5構(gòu)成的倍頻電路得到255Hz的高頻交流激勵(lì)信號(hào)送入功率放 大器22 (型號(hào)可為TDA2006)進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈4，產(chǎn)生交流激 勵(lì)磁場(chǎng)，聚磁元件10匯聚激勵(lì)磁場(chǎng)作用于爐管，且保護(hù)巨磁阻傳感器不受雜 散磁場(chǎng)的干擾，受屈膚效應(yīng)的制約，匯聚的255Hz的激勵(lì)磁場(chǎng)將集中在裂解 爐管的表面氧化層1，測(cè)量探頭部分16內(nèi)的巨磁阻傳感器組9響應(yīng)激勵(lì)磁場(chǎng) 輸出的兩路交流電壓信號(hào)，每路交流電壓信號(hào)是爐管外壁氧化層1的信號(hào)， 兩路交流電壓信號(hào)分別由各自對(duì)應(yīng)的第一交流發(fā)大器12 (型號(hào)可為模數(shù)620) 和第二交流發(fā)大器13 (型號(hào)可為模數(shù)620)放大后送入差分放大器14 (型號(hào) 可為模數(shù)620)并消除共模信號(hào)干擾，同時(shí)消除由于探頭和爐管管壁之間距離 變化導(dǎo)致的提離效應(yīng)的干擾后形成的一路交流電壓信號(hào)送入低通濾波器23 (型號(hào)可為MAX280)濾除通頻帶外的雜波干擾后送入相敏檢波器25 (型號(hào) 可為ZF6009)，同時(shí)來自功率發(fā)大器22(型號(hào)可為TDA2006)的同頻率255HZ 參考信號(hào)經(jīng)移相電路24送入相敏檢波器25 (型號(hào)可為ZF6009)，檢波后的直 流信號(hào)經(jīng)集成模擬開關(guān)26 (型號(hào)可為CD4051)的觸點(diǎn)C流入第一采樣保持 器27再經(jīng)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器29后存儲(chǔ)在第一內(nèi)部存儲(chǔ)器31 ，第一采樣保持器 27、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器30和第一內(nèi)部存儲(chǔ)器32均為單片機(jī)35 (型號(hào)可為 MSP430)內(nèi)置集成塊。將儲(chǔ)存在第一內(nèi)部存儲(chǔ)器31和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器32中的分別在255Hz和 85Hz兩個(gè)頻率下得到的數(shù)據(jù)相減得到反映裂解爐管滲碳層厚度數(shù)據(jù)，并送往 單片機(jī)35 (型號(hào)可為MSP430)。在往單片機(jī)35 (型號(hào)可為MSP430)數(shù)據(jù)處 理部分中的數(shù)字濾波單元連續(xù)測(cè)量得到的一百個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均值濾波， 濾波后的數(shù)據(jù)送入溫度補(bǔ)償單元進(jìn)行溫度補(bǔ)償后再經(jīng)零滲碳層厚度補(bǔ)償單元 修正，所述的溫度補(bǔ)償和修正都是利用事先存儲(chǔ)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行的，其 中零滲碳層厚度補(bǔ)償單元中的數(shù)據(jù)是用探頭測(cè)量一根無表面氧化和內(nèi)壁滲碳 的爐管得到的。最后的數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)置的標(biāo)度變換軟件變換得到關(guān)于裂解爐管滲 碳層厚度實(shí)際數(shù)值，通過顯示器37顯示，同時(shí)可通過串口通訊輸入計(jì)算機(jī)34 中存儲(chǔ)或打印，所述的檢測(cè)過程中控制動(dòng)作通過鍵盤36輸入完成。實(shí)施例二首先，在沿裂解爐管的外壁軸向和周向上選擇檢測(cè)點(diǎn)，軸向上應(yīng)不小于 二十個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，周向上不小于八個(gè)檢測(cè)點(diǎn)并進(jìn)行凈化處理,可用丙酮或酒精清洗，再將檢測(cè)裝置探頭的底部貼緊檢測(cè)點(diǎn)。測(cè)量探頭部分16內(nèi)的巨磁阻傳感器以兩組為例各巨磁阻傳感器組9分別經(jīng)各前置放大電路模塊8的測(cè)量信號(hào)輸出端與對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊17 的一個(gè)對(duì)應(yīng)的調(diào)理信號(hào)輸入端相連，各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊17的激勵(lì)信號(hào)輸入 端與測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊15的一個(gè)激勵(lì)信號(hào)輸出端相連，各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊 17的信號(hào)輸出端與各自對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊18的信號(hào)輸入端相連，各數(shù)據(jù)處 理模塊18的信號(hào)輸出端與單片機(jī)35的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端相連，單片機(jī)35經(jīng)軟 件處理得到裂解爐管滲碳層厚度的平均信號(hào)，單片機(jī)35的電源控制輸入端與 鍵盤36的信號(hào)輸出端相連，單片機(jī)35的信號(hào)輸出端作為檢測(cè)裂解爐管滲碳 層厚度的裝置的信號(hào)輸出分別接顯示器37和計(jì)算機(jī)。
權(quán)利要求
1、一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的方法，其特征是它包括以下步驟a.首先在沿裂解爐管的外壁軸向上選擇檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不少于二十個(gè)；b.然后在沿裂解爐管的外壁周向上選擇檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不少于八個(gè)；c.用丙酮或酒精清洗所選的檢測(cè)點(diǎn)，去除表面的灰塵和油污；d.將檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置的測(cè)量探頭部分(16)的探頭底部貼緊任一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，打開測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊(15)的倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路(19)，調(diào)整頻率產(chǎn)生85-100Hz的低頻交流激勵(lì)信號(hào)，檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度裝置對(duì)低頻交流激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行處理得到內(nèi)壁滲碳層(11)加上外壁氧化層(1)厚度的數(shù)據(jù)信號(hào)并存儲(chǔ)至第二內(nèi)部存儲(chǔ)器(32)；e.調(diào)整倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路(19)產(chǎn)生240-300Hz的高頻交流激勵(lì)信號(hào)，檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度裝置對(duì)高頻交流激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行處理得到爐管外壁氧化層(1)厚度的數(shù)據(jù)信號(hào)并存儲(chǔ)至第一內(nèi)部存儲(chǔ)器(31)；f.將儲(chǔ)存在第一內(nèi)部存儲(chǔ)器(31)和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器(32)中的分別在高頻交流激勵(lì)信號(hào)和低頻交流激勵(lì)信號(hào)下得到的數(shù)據(jù)信號(hào)相減得到反映裂解爐管滲碳層厚度數(shù)據(jù)信號(hào)，并送往單片機(jī)(35)進(jìn)行處理得到裂解爐管滲碳層實(shí)際厚度值，最后將檢測(cè)結(jié)果輸出至顯示器(37)；g.重復(fù)步驟d-f對(duì)所有被選的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)；h.對(duì)所有周向被選檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算平均值，并對(duì)所有軸向檢測(cè)點(diǎn)和平均周向檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄，得到裂解爐管滲碳層的厚度數(shù)據(jù)。
2、 一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置，其特征是它包括測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊 (15)和測(cè)量探頭部分(16)，測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊(15)作為檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置的信號(hào)輸入產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊(15)的測(cè)量 信號(hào)輸出端與測(cè)量探頭部分(16)的信號(hào)輸入端無線連接，測(cè)量探頭部分(16) 的各對(duì)巨磁阻傳感器組(9)經(jīng)各前置放大電路模塊(8)的測(cè)量信號(hào)輸出端 與對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊(17)的一個(gè)對(duì)應(yīng)的調(diào)理信號(hào)輸入端相連，各測(cè) 量信號(hào)調(diào)理模塊(17)的激勵(lì)信號(hào)輸入端與測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊(15)的一個(gè)激勵(lì)信號(hào)輸出端相連，各測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊(17)的信號(hào)輸出端與各自對(duì)應(yīng) 的數(shù)據(jù)處理模塊(18)的信號(hào)輸入端相連，各數(shù)據(jù)處理模塊(18)的信號(hào)輸 出端與單片機(jī)(35)的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端相連，單片機(jī)(35)的控制輸入端與 鍵盤(36)的信號(hào)輸出端相連，單片機(jī)(35)的信號(hào)輸出端作為檢測(cè)裂解爐 管滲碳層厚度的裝置的信號(hào)輸出分別接顯示器(37)和PC機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置，其特征是所 述的測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊(15)包括倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路(19)、功率放大器(22)和勵(lì)磁線圈(4)，倍頻切換信號(hào)發(fā)生電路(19)的信號(hào)輸出作為測(cè)量 信號(hào)激勵(lì)模塊(15)的信號(hào)輸出接功率放大器(22)的信號(hào)輸入端，功率放 大器(22)的信號(hào)輸出端作為測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊(15)的激勵(lì)信號(hào)輸出接各 測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊(17)的激勵(lì)信號(hào)輸入端，功率放大器(22)的信號(hào)輸出 端接勵(lì)磁線圈(4)的信號(hào)輸入端，勵(lì)磁線圈(4)的作為測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊(15)的測(cè)量信號(hào)輸出與測(cè)量探頭部分(16)的信號(hào)輸入端無線連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置，其特征是所 述的測(cè)量探頭部分(16)包括探頭外殼(2)、探頭內(nèi)部支架(3)、勵(lì)磁線圈(4)、偏磁元件(5)、塑料螺栓(6)、塑料螺母(7)和聚磁元件(10),探 頭外殼(2)安裝在裂解爐的管壁上，探頭內(nèi)部支架(3)安裝在探頭外殼(2) 的內(nèi)部，勵(lì)磁線圈(4)安裝在探頭內(nèi)部支架(3)的內(nèi)部，聚磁元件(10) 安裝在勵(lì)磁線圈(4)的內(nèi)部，偏磁元件(5)通過塑料螺栓(6)和塑料螺母(7)固定在聚磁元件(10)的磁場(chǎng)內(nèi)，聚磁元件(10)內(nèi)部的兩側(cè)至少安裝 有一對(duì)巨磁阻傳感器組(9),各巨磁阻傳感器組(9)分別與各自對(duì)應(yīng)的前置 放大電路模塊(8)相連，各前置放大電路模塊(8)安裝在探頭外殼(2)上， 各前置放大電路模塊(8)包括第一交流放大器(12)、第二交流放大器(13) 和差分放大器(14),第一交流放大器(12)和第二交流放大器(13)的信號(hào) 輸入端分別與各自對(duì)應(yīng)的巨磁阻傳感器組(9)的各巨磁阻傳感器的信號(hào)輸出 端相連，第一交流放大器(12)和第二交流放大器(13)的信號(hào)輸出端接各 自對(duì)應(yīng)的差分放大器(14)的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端，各差分放大器(14)的信號(hào) 輸出端作為各前置放大電路模塊(8)的輸出接各自對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊(17)的對(duì)應(yīng)測(cè)量信號(hào)輸入端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置，其特征是所述的測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊(17)包括低通濾波器(23),移相電路(24)，相敏 檢波器(25)和集成模擬開關(guān)(26)，移相電路(24)的信號(hào)輸入端作為測(cè)量 信號(hào)調(diào)理模塊(17)的調(diào)理信號(hào)輸入接測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊(15)的調(diào)理信號(hào) 輸出，移相電路(24)的信號(hào)輸出端接相敏檢波器(25)的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端， 低通濾波器(23)的信號(hào)輸入端作為測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊(17)的測(cè)量信號(hào)輸 入接測(cè)量探頭部分(16)的測(cè)量信號(hào)輸出，低通濾波器(23)的信號(hào)輸出端 接相敏檢波器(25)的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端，相敏檢波器(25)的信號(hào)輸出端接 集成模擬開關(guān)(26)的信號(hào)輸入端，集成模擬開關(guān)(26)的信號(hào)輸出端作為 測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊(17)的信號(hào)輸出接數(shù)據(jù)處理模塊(18)的信號(hào)輸入端。 6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的裝置，其特征是所 述的數(shù)據(jù)處理模塊(18)包括第一采樣保持器(27)、第二采樣保持器(28)、 第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(29)、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(30)、第一內(nèi)部存儲(chǔ)器(31)、第二 內(nèi)部存儲(chǔ)器(32)和數(shù)字減法器(33)，第一采樣保持器(27)和第二采樣保 持器(28)的信號(hào)輸入端作為各數(shù)據(jù)處理模塊(18)的信號(hào)輸入接各測(cè)量信 號(hào)調(diào)理模塊(17)的信號(hào)輸出端，第一采樣保持器(27)和第二采樣保持器 (28)的信號(hào)輸出端分別接各自對(duì)應(yīng)的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(29)和第二模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(30)，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(29)和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(30)與各自對(duì)應(yīng)的第 一內(nèi)部存儲(chǔ)器(31)和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器(32)相連，第一內(nèi)部存儲(chǔ)器(31) 和第二內(nèi)部存儲(chǔ)器(32)的信號(hào)輸出端分別接各自對(duì)應(yīng)的減法器(33)的反 向信號(hào)輸入端和同向信號(hào)輸入端，減法器(33)的信號(hào)輸出端作為數(shù)據(jù)處理 模塊(18)的信號(hào)輸出接單片機(jī)(35)。
全文摘要
一種檢測(cè)裂解爐管滲碳層厚度的方法及其裝置，它包括測(cè)量信號(hào)激勵(lì)模塊(15)、測(cè)量探頭部分(16)、測(cè)量信號(hào)調(diào)理模塊(17)和數(shù)據(jù)處理模塊(18)，首先在沿裂解爐管的外壁軸向和周向上選擇檢測(cè)點(diǎn)，軸向上應(yīng)不小于20個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，周向上應(yīng)不小于8個(gè)檢測(cè)點(diǎn)并用丙酮或酒精進(jìn)行凈化處理，然后將檢測(cè)裝置探頭的底部貼緊檢測(cè)點(diǎn)開始檢測(cè)。本發(fā)明的裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，使用、攜帶方便和功耗低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B7/06GK101403601SQ20081023508
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者勇 姜, 鞏建鳴, 磊 程, 耿魯陽, 捷 陳 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)