渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種用于渦流線圈電中心校準(zhǔn)的裝置，是針對原穿過式渦流在使用過程中的正常校驗樣管工作，而此工作中相當(dāng)關(guān)鍵的一步就是測量線圈的電中心和檢驗鋼管機械中心的重合調(diào)整。該裝置是通過一種利用電磁感應(yīng)的方法，將原來的先找線圈機械中心后找線圈電中心的兩步法，改成現(xiàn)在的直接尋找線圈電中心的一步法。由原來的機械調(diào)整改變成電磁感應(yīng)的測量。而且因為采用了數(shù)字顯示技術(shù)，使最終結(jié)果數(shù)字化，有利于以后的統(tǒng)計，降低了勞動強度，提高了勞動效率。
【專利說明】渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于渦流探傷校驗樣管時，確保線圈電中心與被探物中心一致的 一種校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 渦流探傷是由交流電流產(chǎn)生的交變磁場作用于待探傷的導(dǎo)電材料，感應(yīng)出電渦 流。如果材料中有缺陷，它將干擾所產(chǎn)生的電渦流，即形成干擾信號。用渦流探傷儀檢測出 其干擾信號，就可以知道缺陷的狀況。影響渦流的因素很多，即渦流中載有豐富的信號，這 些信號與材料的很多因素有關(guān)，如何將其中有用的信號從諸多的信號中一一分離出來，這 是渦流探傷儀的功能所在。
[0003] 渦流探傷的顯著特點是對導(dǎo)電材料就能起作用，而不一定是鐵磁材料。其次，待探 工件表面的光潔度、平整度、邊介等對渦流探傷都有較大影響，因此常將渦流探傷用于形狀 較規(guī)則、表面較光潔的工件探傷。通常影響渦流探傷結(jié)果的因素很多，材質(zhì)變化、工件和檢 測線圈的尺寸、缺陷的形狀及所處位置、探傷條件等等，都影響著對探傷結(jié)果的正確評價。 在鋼管的渦流探傷中，大多以穿過式線圈方法為主。
[0004] 鋼管產(chǎn)品對渦流探傷的業(yè)務(wù)主要有輸油管、鉆桿、高壓鍋爐管等重點高附加值產(chǎn) 品，由于穿過式渦流的便捷迅速準(zhǔn)確在鋼管探傷上得以普遍應(yīng)用，加至各種國外的鋼管生 產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)穿過式渦流也被普遍采用。鋼管的生產(chǎn)流水線上已采用多套穿過式渦流設(shè)備對鋼管 進(jìn)行探傷檢驗以確保產(chǎn)品的質(zhì)量，穿過式渦流探傷在的鋼管生產(chǎn)中起到了決定性的作用。 但使用穿過式渦流探傷每兩小時和更換規(guī)格時必須進(jìn)行樣管的校驗，以確保探傷的可靠 性。校驗樣管現(xiàn)在基本上還是采用原始的以機械中心為基礎(chǔ)，通過測量幾何尺寸來尋找機 械中心，機械中心和線圈的電中心的消差只能憑經(jīng)驗來調(diào)整，不僅要消耗大量的時間，而且 完全沒有定式，這種方法很不科學(xué)，且不具有重復(fù)性。對于這樣一個連續(xù)性強，自動化程度 高，生產(chǎn)效率直接和效益相連的企業(yè)是不可想象。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)對校驗樣管基本上還是采用原始的以機械中心為基礎(chǔ)，通過反復(fù)測量幾 何尺寸來尋找機械中心，機械中心和線圈的電中心的消差只能憑經(jīng)驗來調(diào)整，個人因素在 調(diào)整中起到相當(dāng)?shù)淖饔?，由于每個人存在相當(dāng)大的不定因素對調(diào)整樣管的時間長短不可控 制，影響生產(chǎn)節(jié)奏。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的旨在提供一種渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法，來解決現(xiàn)有技術(shù) 中存在的各種不足。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置，包括待測金屬管和渦流探傷檢測 器的檢測線圈，其中校準(zhǔn)裝置等效為一個變壓器，檢測線圈的勵磁線圈作為變壓器的初級 線圈，檢測線圈的測量線圈作為變壓器的次級線圈，待測金屬管作為變壓器的鐵芯。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，還包括寬頻帶信號放大器，與初級線圈相連接，寬頻帶信 號放大器調(diào)整待測金屬管的外徑和檢測線圈的內(nèi)徑的差值造成的勵磁線圈的功率變化。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，還包括可變頻信號發(fā)生器，與寬頻帶信號放大器相連接， 可變頻信號發(fā)生器調(diào)整勵磁線圈的頻率。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，還包括前置信號放大器，與次級線圈相連接。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，前置信號放大器為線性低溫漂放大器。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，還包括信號整形器，與前置信號放大器相連接，信號整形 器包括整形電路、限幅電路和濾波電路。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，還包括顯示單元，與信號整形器相連接；顯示單元包括模 擬表頭和數(shù)字表頭，模擬表頭顯示變化量的末端變化，數(shù)字表頭顯示變化量的總值。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種渦流線圈中心校準(zhǔn)方法，將渦流線圈等效為 變壓器，包括以下步驟：步驟一，將渦流探傷檢測器的檢測線圈的勵磁線圈作為變壓器的初 級線圈；步驟二，將渦流探傷檢測器的檢測線圈的測量線圈作為變壓器的次級線圈；步驟 三，將待測金屬管作為變壓器的鐵芯；步驟四，測量次級線圈的輸出變化，調(diào)整測量線圈的 電中心和待測金屬管的機械中心。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在初級線圈側(cè)，調(diào)整待測金屬管的外徑和檢測線圈的內(nèi) 徑的差值造成的勵磁線圈的功率變化。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在初級線圈側(cè)，調(diào)整勵磁線圈的頻率。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在次級線圈側(cè)，將次級線圈的輸出信號放大。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，將放大后的輸出信號整形、限幅、濾波并顯示。
[0019] 采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，將渦流線圈中心校準(zhǔn)由原來的機械調(diào)整改變成電磁感 應(yīng)的測量，改變了過去對渦流樣管校驗的同心度的調(diào)整方法，具有探傷效率高、探傷操作方 便、準(zhǔn)確、降低勞動強度，提高勞動效率的優(yōu)點。本發(fā)明通過簡單的接口連接，可以適用于任 何品牌穿過式渦流的中心校驗，也可用于鐵磁性材料的固定中心的調(diào)整，對其他中心的調(diào) 整方法有一定的借鑒作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 在本發(fā)明中，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中：
[0021] 圖1是本發(fā)明渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖2是圖1中顯示單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024] 本發(fā)明針對原始的以機械中心為基礎(chǔ)，通過反復(fù)測量幾何尺寸來尋找機械中心， 機械中心和線圈的電中心的消差只能憑經(jīng)驗來調(diào)整，人為因素在調(diào)整中起到相當(dāng)?shù)淖饔谩?為尋找到一種新的更科學(xué)的調(diào)整方法，本發(fā)明開發(fā)了一種通過檢測電磁感應(yīng)強度裝置以達(dá) 到最終線圈中心和鋼管中心的重合，快速的完成樣管的校驗，最終為確保穿過式渦流探傷 設(shè)備能夠正?？煽康靥絺?br> [0025] 為此本發(fā)明就利用檢測線圈和被檢測鋼管相對的電磁感應(yīng)特性，因為檢測線圈和 被檢測工件實際上已進(jìn)構(gòu)成了一個等同于變壓器的電磁感應(yīng)形式，被檢測的鋼管起到了變 壓器的鐵芯T的作用，而鐵芯T在線圈中的位置與線圈之間的電磁感應(yīng)起到?jīng)Q定性的作用。 鐵芯Τ在變壓器里的位置變化所引發(fā)的電磁感應(yīng)變化，就會產(chǎn)生電磁感應(yīng)強度的變化現(xiàn) 象，本發(fā)明就對電磁感應(yīng)強度變化的現(xiàn)象來測量，最終解決這一校對中心的問題。
[0026] 鐵芯Τ在線圈中的位置變化所引起的電磁感應(yīng)的變化，在次級線圈上引起輸出變 化是可測量的，是有規(guī)律的。利用此規(guī)律特性本發(fā)明就能直接快速的使線圈的電中心和鋼 管的中心重合，以達(dá)到穿過式渦流校驗樣管的同心度調(diào)整工作。整個過程是直奔目標(biāo)的，對 操作人員沒有很高的技術(shù)要求，操作也較簡單。
[0027] 參照圖1，本發(fā)明的渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置主要包括可變頻信號發(fā)生器、寬頻帶信 號放大器、穿過式渦流線圈、前置信號放大器、信號整形器和顯示單元。其中，穿過式渦流線 圈為渦流探傷檢測器的檢測線圈，另外在檢測過程中還包括待測金屬管，下面以鋼管為例， 但并不以鋼管為限，渦流探傷可以適用于各種金屬管。
[0028] 為實現(xiàn)渦流線圈電中心和鋼管中心的校準(zhǔn)目地，制作一臺以待校渦流探傷檢測線 圈為測量線圈的中心校準(zhǔn)裝置，本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置等效為一個變壓器，其中檢測線圈的勵 磁線圈作為變壓器的初級線圈，檢測線圈的測量線圈作為變壓器的次級線圈，被檢測的鋼 管起到了變壓器的鐵芯Τ的作用。
[0029] 因為所探鋼管的材質(zhì)品種繁多，而每種鐵磁性材質(zhì)在磁場中的特征頻率也相差很 大，特征頻率在電磁感應(yīng)中對互感影響非常之大，為此本發(fā)明定制了可在一定頻率范圍內(nèi) 連續(xù)可調(diào)節(jié)的頻率信號發(fā)生器，即可變頻信號發(fā)生器，與寬頻帶信號放大器相連接，可變頻 信號發(fā)生器調(diào)整勵磁線圈的頻率，使勵磁頻率能工作在某材質(zhì)的特征頻率上，以取得最大 的互感效果。
[0030] 寬頻帶信號放大器與初級線圈相連接，因穿過式渦流探傷有一個填充系數(shù)的概 念，也就是說被探鋼管的外徑和檢測線圈的內(nèi)徑的差值必須小于某值，因此在繁多的鋼管 規(guī)格下引出了繁多的檢測線圈，而勵磁線圈大小的變化消耗功率相差好幾倍，為此本發(fā)明 選配了能在寬頻帶、寬負(fù)載特性的功放來適應(yīng)這樣的需要，利用寬頻帶信號放大器來調(diào)整 待測金屬管的外徑和檢測線圈的內(nèi)徑的差值造成的勵磁線圈的功率變化。
[0031] 前置信號放大器與次級線圈相連接，前置信號放大器的要求不高，本發(fā)明就采用 了標(biāo)準(zhǔn)的線性低溫漂放大器已能滿足要求。
[0032] 信號整形器，與前置信號放大器相連接，信號整形器包括整形電路、限幅電路和濾 波電路，為了配合下一級能正常顯示必須將信號進(jìn)行整形、限幅、濾波等處理。整形電路是 為輸入信號的不規(guī)則通過電阻、電容、電感的來進(jìn)行整形。限幅電路是為了下一級的顯示電 路配套的，為使顯示電路能最大能力的體現(xiàn)出電感變化所引起的輸出值變化，有利于以后 操作人員的觀察，準(zhǔn)確的確定調(diào)整方向，以節(jié)省調(diào)整時間。濾波電路是為了顯示電路的穩(wěn)定 而設(shè)計的，以消除雜波引起的信號突變。
[0033] 顯示單元與信號整形器相連接，采用模擬表頭和數(shù)字表頭并用的方法。模擬表頭 用于顯示變化量的末端變化，使通過上一級的調(diào)整，使模擬表頭始終顯示整個變化量的最 后部分，有利于操作工的觀察調(diào)整方向是否正確。數(shù)字表頭顯示整個調(diào)整變化的總值，體 現(xiàn)出線圈內(nèi)部互感情況的變化，由于采用數(shù)字輸出顯示有利于以后標(biāo)準(zhǔn)化的建立和數(shù)字統(tǒng) 計。
[0034] 如圖2所示，顯示單元界面的左上部為用于顯示中心方向調(diào)整的模擬表頭1，右上 方為用于渦流線圈感應(yīng)值顯示的數(shù)字表頭2,右側(cè)中部為用于放大器增益調(diào)整的電位器3 和用于放大器輸出零位調(diào)整的電位器4,左側(cè)底部為用于頻率調(diào)整顯示的數(shù)字表頭5,中間 底部為用于頻率調(diào)整的電位器6,右側(cè)底部為用于渦流線圈連接的電纜插座7,整個顯示單 元右側(cè)設(shè)置電源開關(guān)8。
[0035] 對應(yīng)上述的渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置，本發(fā)明還公開一種利用本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置的 渦流線圈中心校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：
[0036] 步驟一，將渦流探傷檢測器的檢測線圈的勵磁線圈作為變壓器的初級線圈。
[0037] 步驟二，將渦流探傷檢測器的檢測線圈的測量線圈作為變壓器的次級線圈。
[0038] 步驟三，將待測金屬管作為變壓器的鐵芯T。
[0039] 步驟四，測量次級線圈的輸出變化，調(diào)整測量線圈的電中心和待測金屬管的機械 中心。
[0040] 本發(fā)明的用于渦流線圈電中心校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法主要存在以下優(yōu)點：
[0041] 1.用測量電磁感應(yīng)變化的原理來替代傳統(tǒng)機械測量的方法。
[0042] 2.用一次測量電磁感應(yīng)的方法來替代原來的先機械測量中心后看結(jié)果進(jìn)行經(jīng)驗 調(diào)整的兩部方法。
[0043] 3.采用模擬表頭做監(jiān)視保證了調(diào)整的方向是朝著結(jié)果方向工作。
[0044] 4.采用數(shù)字表頭的輸出有利于后續(xù)的數(shù)值統(tǒng)計和管理。
[0045] 5.由于此渦流線圈電中心校準(zhǔn)的裝置有數(shù)字顯示對操作工要求不高，調(diào)整方便， 工作效率有效提高。
[0046] 本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的說明書僅是本發(fā)明眾多實施例 中的一種或幾種實施方式，而并非用對本發(fā)明的限定。任何對于以上所述實施例的均等變 化、變型以及等同替代等技術(shù)方案，只要符合本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍，都將落在本發(fā)明的權(quán) 利要求書所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置，包括待測金屬管和渦流探傷檢測器的檢測線圈，其特 征在于：所述校準(zhǔn)裝置等效為一個變壓器，所述檢測線圈的勵磁線圈作為變壓器的初級線 圈，所述檢測線圈的測量線圈作為變壓器的次級線圈，所述待測金屬管作為變壓器的鐵芯。
2. 如權(quán)利要求1所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置，其特征在于還包括寬頻帶信號放大 器，與所述初級線圈相連接，所述寬頻帶信號放大器調(diào)整所述待測金屬管的外徑和所述檢 測線圈的內(nèi)徑的差值造成的勵磁線圈的功率變化。
3. 如權(quán)利要求2所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置，其特征在于還包括可變頻信號發(fā)生 器，與所述寬頻帶信號放大器相連接，所述可變頻信號發(fā)生器調(diào)整所述勵磁線圈的頻率。
4. 如權(quán)利要求1所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置，其特征在于還包括前置信號放大器， 與所述次級線圈相連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述前置信號放大器為線 性低溫漂放大器。
6. 如權(quán)利要求4所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置，其特征在于還包括信號整形器，與所 述前置信號放大器相連接，所述信號整形器包括整形電路、限幅電路和濾波電路。
7. 如權(quán)利要求6所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)裝置，其特征在于還包括顯示單元，與所述 信號整形器相連接；所述顯示單元包括模擬表頭和數(shù)字表頭，所述模擬表頭顯示變化量的 末端變化，所述數(shù)字表頭顯示變化量的總值。
8. -種渦流線圈中心校準(zhǔn)方法，其特征在于，將所述渦流線圈等效為變壓器，包括以下 步驟： 步驟一，將渦流探傷檢測器的檢測線圈的勵磁線圈作為變壓器的初級線圈； 步驟二，將渦流探傷檢測器的檢測線圈的測量線圈作為變壓器的次級線圈； 步驟三，將待測金屬管作為變壓器的鐵芯； 步驟四，測量所述次級線圈的輸出變化，調(diào)整所述測量線圈的電中心和所述待測金屬 管的機械中心。
9. 如權(quán)利要求8所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述初級線圈側(cè)，調(diào)整 所述待測金屬管的外徑和所述檢測線圈的內(nèi)徑的差值造成的勵磁線圈的功率變化。
10. 如權(quán)利要求8所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述初級線圈側(cè)，調(diào) 整所述勵磁線圈的頻率。
11. 如權(quán)利要求8所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)方法，其特征在于，在所述次級線圈側(cè)，將 所述次級線圈的輸出信號放大。
12. 如權(quán)利要求11所述的渦流線圈中心校準(zhǔn)方法，其特征在于，將所述放大后的輸出 信號整形、限幅、濾波并顯示。
【文檔編號】G01N27/90GK104062355SQ201310086877
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月18日
【發(fā)明者】吳吉華, 王洪, 樊慶輝 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司