專利名稱：管道用脈沖渦流探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁無損檢測(cè)裝置，特別涉及一種用于管道壁厚減薄的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
管道廣泛應(yīng)用于石化、電力等行業(yè)，由腐蝕或侵蝕引起的壁厚減薄對(duì)其可靠性和安全性構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，需定期檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)所得的壁厚減薄量來采取相應(yīng)的措施，以保證管道安全和可靠地運(yùn)行。脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)以其速度快、安全性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)近年來成為檢測(cè)管道壁厚減薄的首選技術(shù)之一。脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)將方波電流加載到激勵(lì)線圈上，產(chǎn)生的一次磁場(chǎng)作用于試件的被測(cè)區(qū)域，當(dāng)電流發(fā)生躍變時(shí)，一次磁場(chǎng)也隨之躍變，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，被測(cè)區(qū)域中將感應(yīng)出瞬變渦流，其衰減速度與被測(cè)區(qū)域的壁厚有關(guān)，由于直接檢測(cè)試件中的渦流難度很大， 一般通過檢測(cè)由渦流產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)來計(jì)算被測(cè)區(qū)域的壁厚，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試件壁厚減薄的定量檢測(cè)。將激勵(lì)線圈和用于檢測(cè)二次磁場(chǎng)的元件封裝在一起，便形成了脈沖渦流探頭?，F(xiàn)有脈沖渦流探頭的典型結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由激勵(lì)線圈12和接收線圈10組成，其中激勵(lì)線圈12用于產(chǎn)生一次磁場(chǎng)，接收線圈10將二次磁場(chǎng)的變化率轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分析，就能得到被測(cè)區(qū)域的壁厚。探頭因激勵(lì)線圈12和接收線圈10的參數(shù)不同，其能檢測(cè)的壁厚范圍也各不相同。檢測(cè)時(shí)，需根據(jù)試件的壁厚范圍選取合適的探頭放置在被測(cè)區(qū)域上，然后在激勵(lì)線圈12中加載方波電流，通過分析接收線圈10上的電壓信號(hào)得到被測(cè)區(qū)域的壁厚。這種探頭適合檢測(cè)平板試件，但不適用于對(duì)管道8壁厚的檢測(cè)。因?yàn)楣艿?外壁為圓柱面，相比平板試件在檢測(cè)過程中探頭易產(chǎn)生搖晃，由此產(chǎn)生的干擾信號(hào)不容忽視。當(dāng)激勵(lì)線圈12和接收線圈10相對(duì)于管道8偏心，即探頭相對(duì)于管道8偏心時(shí)，由于被測(cè)區(qū)域中感應(yīng)渦流的分布發(fā)生了改變，信號(hào)也會(huì)隨之發(fā)生改變。此外，激勵(lì)線圈12、接收線圈10和管道8外壁之間的距離的變化，即探頭提離的變化，也會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響。圖4為用現(xiàn)有脈沖渦流探頭對(duì)管道8同一區(qū)域檢測(cè)三次得到的信號(hào)波形，從圖4可知，由于受到偏心和搖晃的影響，三次檢測(cè)的信號(hào)之間波動(dòng)很大。中國(guó)專利ZL200910061369. 2公開了一種對(duì)具有導(dǎo)磁材料保護(hù)層的構(gòu)件腐蝕檢測(cè)方法及裝置，提高了對(duì)帶導(dǎo)磁材料保護(hù)層的構(gòu)件腐蝕檢測(cè)靈敏度，但該方法及裝置無法避免檢測(cè)管道時(shí)的信號(hào)波動(dòng)。中國(guó)專利ZL200810047686. 4公布了一種方法，主要是從信號(hào)處理角度提高信號(hào)信噪比，然而，該方法無法克服因探頭搖晃和相對(duì)于管道偏心而引起的信號(hào)波動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有脈沖渦流探頭的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種管道用脈沖渦流探頭，目的在于克服偏心和搖晃引起的信號(hào)波動(dòng)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案具體如下一種管道用脈沖渦流探頭，包括
底座，其呈上端開口下端封閉的筒體，其開口端上設(shè)置有端蓋，該底座同軸設(shè)置在一呈筒形的外殼的底部；導(dǎo)向柱，其設(shè)置在端蓋上，該導(dǎo)向柱上套接有彈簧，該彈簧一端抵接在端蓋上，另一端與外殼上端內(nèi)壁面抵接，使所述底座抵在外殼底部；激勵(lì)線圈和接收線圈，其內(nèi)外相套同軸地設(shè)置在底座內(nèi)的底部，且該接收線圈的內(nèi)徑大于激勵(lì)線圈的外徑；檢測(cè)時(shí)，所述外殼底部置于所述管道外壁上，使所述底座與管道外壁接觸，通過所述激勵(lì)線圈產(chǎn)生躍變的一次磁場(chǎng)，使被測(cè)區(qū)域感應(yīng)瞬變渦流從而產(chǎn)生二次磁場(chǎng)，并通過所述接收線圈接收，根據(jù)該接收的信號(hào)即可測(cè)得被測(cè)區(qū)域的壁厚。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述外殼底部端面向內(nèi)凹陷，形成倒置的V型面，用于與待測(cè)管道的外壁相切接觸，以使得所述外殼和管道卡接并自動(dòng)對(duì)心。
作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述導(dǎo)向柱與所述端蓋可拆卸連接。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述外殼上設(shè)置有航插插頭，所述端蓋上開有穿線孔，通過該航插插頭和穿線孔，實(shí)現(xiàn)激勵(lì)線圈、接收線圈與外部的電連接。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述外殼上部裝有把手。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述底座、端蓋以及導(dǎo)向柱與外殼之間采用間隙配合，在彈簧的作用下，其可在外殼內(nèi)部軸向移動(dòng)，以適應(yīng)不同管徑的管道。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，底座筒體外壁開設(shè)有限位槽，多個(gè)限位螺釘穿過外殼壁面后伸入限位槽中，用于限定底座等的位置，防止底座、端蓋和導(dǎo)向柱在外殼內(nèi)軸向移動(dòng)時(shí)從外殼中脫落。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述激勵(lì)線圈和接收線圈均繞制為環(huán)形，采用導(dǎo)電不導(dǎo)磁的材料制成。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述把手、外殼、底座、端蓋及導(dǎo)向柱均用絕緣材料制成。本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在本發(fā)明通過V型面實(shí)現(xiàn)探頭與管道的自動(dòng)對(duì)心，方便快捷，能有效提高檢測(cè)效率，克服了現(xiàn)有脈沖渦流探頭在檢測(cè)過程中因偏心和搖晃而引起的信號(hào)波動(dòng)。此外，在彈簧的作用下，激勵(lì)線圈和接收線圈可隨底座在外殼內(nèi)部軸向移動(dòng)，使其與管道外壁的距離在檢測(cè)時(shí)保持不變，防止了因探頭提離的變化對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的管道用脈沖渦流探頭在檢測(cè)管道時(shí)的徑向剖視圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的管道用脈沖渦流探頭在檢測(cè)管道時(shí)的軸向剖視圖；圖3為現(xiàn)有脈沖渦流探頭在檢測(cè)管道時(shí)的徑向剖視圖；圖4為現(xiàn)有脈沖渦流探頭在檢測(cè)管道某點(diǎn)3次時(shí)的波形圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的管道用脈沖渦流探頭在檢測(cè)管道某點(diǎn)3次時(shí)的波形圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，下述實(shí)例僅是說明性的，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。圖I和圖2為本實(shí)施例的管道用脈沖渦流探頭在檢測(cè)管道壁厚時(shí)的剖視圖。如圖I和圖2所示，本實(shí)施例的管道用脈沖渦流探頭包括激勵(lì)線圈12、接收線圈10、底座11、端蓋13、導(dǎo)向柱2、彈簧I、外殼15、螺釘3、螺釘4、限位螺釘5、航插插座16和把手17。底座11呈上端開口下端封閉的筒形，激勵(lì)線圈12和接收線圈10容置在底座11內(nèi)。激勵(lì)線圈12和接收線圈10均繞制為環(huán)形，接收線圈10的內(nèi)徑大于激勵(lì)線圈12的外徑，激勵(lì)線圈12和接收線圈10固定在底座11底部上，且兩線圈與底座11同軸。兩線圈材料優(yōu)選采用漆包銅線。底座11上端通過端蓋13封閉，本實(shí)施例中端蓋13通過周向均布的四個(gè)螺釘4固定在底座11上端，也可以采用其他連接方式連接固定。端蓋13上表面固定設(shè)置有柱狀的導(dǎo)向柱2，本實(shí)施例中導(dǎo)向柱2通過周向均布的四個(gè)螺釘3固定在端蓋13上，實(shí)現(xiàn)可拆卸連接，也可以采用其他可拆卸的連接方式連接固
定。 導(dǎo)向柱2上套裝有彈簧I。上述底座11、端蓋13和導(dǎo)向柱2整體容置在外殼15內(nèi)，彈簧I 一端抵接在導(dǎo)向柱2的下端端面，另一端抵接在外殼15上端內(nèi)壁上。外殼15底部端面呈向內(nèi)凹陷，形成倒置的V型面9，該V型面9與管道8外壁相切，該V型面9卡住管道8外壁并使得底座11與管道8外壁接觸，從而可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定不偏心的檢測(cè)。底座11筒體外壁開設(shè)有限位槽6，多個(gè)限位螺釘5穿過外殼15壁面后伸入限位槽6中，用于限定底座11等的位置，防止底座11、端蓋13和導(dǎo)向柱2在外殼15內(nèi)軸向移動(dòng)時(shí)從外殼15中脫落。外殼15上部設(shè)置有航插插頭16，端蓋13上開有穿線孔14，通過該航插插頭16和穿線孔14,實(shí)現(xiàn)激勵(lì)線圈12、接收線圈10與外部的電連接。為便于操作，在外殼15上部裝有把手17。檢測(cè)時(shí)，將方波電流加載到激勵(lì)線圈12上，產(chǎn)生的一次磁場(chǎng)作用于管道的被測(cè)區(qū)域，當(dāng)電流發(fā)生躍變時(shí)，一次磁場(chǎng)也隨之躍變，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，被測(cè)區(qū)域中將感應(yīng)出瞬變渦流，其衰減速度與被測(cè)區(qū)域的平均厚度有關(guān)，由于直接檢測(cè)試件中的渦流難度很大，一般通過檢測(cè)由渦流產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)來計(jì)算被測(cè)區(qū)域的壁厚，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道壁厚減薄的定量檢測(cè)。本實(shí)施例用接收線圈10將由渦流產(chǎn)生并隨其衰減而變化的二次磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分析，就能得到被測(cè)區(qū)域的壁厚。不同參數(shù)的激勵(lì)線圈12和接收線圈10，其能檢測(cè)的壁厚范圍也各不相同。本實(shí)施例中的端蓋13和導(dǎo)向柱2之間采用螺釘3實(shí)現(xiàn)可拆卸地連接，便于激勵(lì)線圈12、接收線圈10、底座11和端蓋13的整體更換，擴(kuò)大了探頭的檢測(cè)范圍。導(dǎo)向柱2—端采用管狀結(jié)構(gòu)能有效減輕探頭重量，使其攜帶和操作輕便。本實(shí)施例中，把手17、外殼15、底座11、端蓋13、螺釘3、螺釘4、限位螺釘5及導(dǎo)向柱2均用絕緣材料制成，不會(huì)產(chǎn)生渦流，因而不會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響。底座11、端蓋13以及導(dǎo)向柱2與外殼15之間采用的是間隙配合，在彈簧I的作用下，底座11、端蓋13以及導(dǎo)向柱2可在外殼15內(nèi)部軸向移動(dòng)，螺釘3、螺釘4、限位螺釘5以及限位槽6的周向分布特性使底座11、端蓋13、導(dǎo)向柱2以及外殼15同軸，防止軸向移動(dòng)的過程中卡死，保證底座11下表面始終與管道8外壁相切接觸，使激勵(lì)線圈12和接收線圈10與管道8外壁的距離在檢測(cè)時(shí)保持不變，防止了因探頭提離的變化對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響。外殼15下部加工有V型面9，該V型面9與管道8外壁相切，一方面，消除了因搖晃而引起的干擾信號(hào)；另一方面，實(shí)現(xiàn)了外殼15和管道8的自動(dòng)對(duì)心，由于激勵(lì)線圈12、接收線圈10和底座11同軸，而底座11又和外殼15同軸，因此實(shí)現(xiàn)了激勵(lì)線圈12、接收線圈10和管道8的自動(dòng)對(duì)心，從而減小了信號(hào)波動(dòng)。該對(duì)心過程方便快捷，能有效提高檢測(cè)效率。V型面9下方加工的端面7可避免探頭在放置的過程中其外殼15底部遭到破壞。用本實(shí)施例的管道用脈沖渦流探頭對(duì)管道8的同一區(qū)域檢測(cè)三次，其信號(hào)波形如圖5所示。從圖5可知，由于本實(shí)施例的管道用脈沖渦流探頭不 易發(fā)生偏心和搖晃，三次檢測(cè)的信號(hào)之間波動(dòng)很小。
權(quán)利要求
1.一種管道用脈沖渦流探頭，包括 底座(11)，其呈上端開口下端封閉的筒體，其開口端上設(shè)置有端蓋(13)，該底座(11)同軸設(shè)置在一呈筒形的外殼(15)的底部； 導(dǎo)向柱(2)，其設(shè)置在所述端蓋(13)上，該導(dǎo)向柱(2)上套接有彈簧(1)，該彈簧(I) 一端抵接在端蓋(13)上，另一端與所述外殼(15)上端內(nèi)壁面抵接，使所述底座(11)抵在外殼(15)底部； 激勵(lì)線圈(12)和接收線圈(10)，其內(nèi)外 相套同軸地設(shè)置在底座(11)內(nèi)的底部，且該接收線圈(10)的內(nèi)徑大于激勵(lì)線圈(12)的外徑； 檢測(cè)時(shí)，所述外殼(15)底部置于所述管道(8)外壁上，使所述底座(11)與管道(8)外壁接觸，通過所述激勵(lì)線圈(12)產(chǎn)生躍變的一次磁場(chǎng)，使被測(cè)區(qū)域感應(yīng)瞬變渦流從而產(chǎn)生二次磁場(chǎng)，并通過所述接收線圈(10)接收，根據(jù)該接收的信號(hào)即可測(cè)得被測(cè)區(qū)域的壁厚。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種管道用脈沖渦流探頭，其特征在于，所述外殼(15)底部端面向內(nèi)凹陷，形成倒置的V型面，用于與待測(cè)管道(8)的外壁相切接觸，以使得所述外殼(15)和管道(8)卡接并自動(dòng)對(duì)心。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種管道用脈沖渦流探頭，其特征在于，所述導(dǎo)向柱(2)與所述端蓋(13 )可拆卸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種管道用脈沖渦流探頭，其特征在于，所述外殼(15)上設(shè)置有航插插頭(16)，所述端蓋(13)上開有穿線孔(14)，通過該航插插頭(16)和穿線孔(14)，實(shí)現(xiàn)激勵(lì)線圈(12)、接收線圈(10)與外部的電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的一種管道用脈沖渦流探頭，其特征在于，所述外殼(15)上部裝有把手(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的一種管道用脈沖渦流探頭，其特征在于，所述底座(11)、端蓋(13)和導(dǎo)向柱(2)與外殼(15)之間為間隙配合，在彈簧(I)的作用下，它們可在外殼(15)內(nèi)部軸向移動(dòng)，以適應(yīng)不同管徑的管道(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的一種管道用脈沖渦流探頭，其特征在于，所述底座(11)筒體外壁開設(shè)有限位槽(6)，多個(gè)限位螺釘(5)穿過外殼壁面后伸入該限位槽(6)中，用于限定底座(U)、端蓋(13)以及導(dǎo)向柱(2)的位置，防止它們?cè)谕鈿?15)內(nèi)軸向移動(dòng)時(shí)從其中脫落。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的一種管道用脈沖渦流探頭，其特征在于，所述激勵(lì)線圈(12)和接收線圈(10)均繞制為環(huán)形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的一種管道用脈沖渦流探頭，其特征在于，所述把手(17)、外殼(15)、底座(11)、端蓋(13)及導(dǎo)向柱(2)均用非導(dǎo)磁材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管道用脈沖渦流探頭，包括底座，其呈上端開口下端封閉的筒體，開口端上設(shè)置有端蓋，底座同軸設(shè)置在外殼的底部；導(dǎo)向柱，設(shè)置在端蓋上，導(dǎo)向柱上套接有彈簧，彈簧一端抵接在端蓋上，另一端與外殼上端抵接；激勵(lì)線圈和接收線圈，其內(nèi)外相套同軸地設(shè)置在底座內(nèi)的底部，且接收線圈的內(nèi)徑大于激勵(lì)線圈的外徑；檢測(cè)時(shí)，外殼底部置于管道外壁上，底座與管道外壁接觸，激勵(lì)線圈產(chǎn)生躍變的一次磁場(chǎng)，使被測(cè)區(qū)域感應(yīng)瞬變渦流從而產(chǎn)生二次磁場(chǎng)，并通過接收線圈接收，即可測(cè)得被測(cè)區(qū)域的壁厚。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過程中探頭與管道的自動(dòng)對(duì)心，能有效提高檢測(cè)效率，克服現(xiàn)有脈沖渦流探頭在檢測(cè)過程中因偏心和搖晃而引起的信號(hào)波動(dòng)。
文檔編號(hào)G01B7/06GK102967256SQ20121047256
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者武新軍, 李建, 張卿 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)