本發(fā)明涉及一種電磁無(wú)損檢測(cè)探頭，具體涉及一種針對(duì)管道缺陷檢測(cè)的磁力傳動(dòng)式陣列渦流探頭及方法。

背景技術(shù)：

管狀結(jié)構(gòu)在能源、化工等各類工業(yè)領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部不可避免的會(huì)產(chǎn)生損傷或缺陷。由于損傷或缺陷會(huì)對(duì)管道結(jié)構(gòu)的安全性帶來(lái)嚴(yán)重后果，因此對(duì)其進(jìn)行定期無(wú)損檢測(cè)和評(píng)價(jià)非常必要。

渦流檢測(cè)方法是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行缺陷和損傷檢測(cè)的方法，具有對(duì)表面及近表面淺缺陷檢測(cè)能力高、非接觸、快速掃查等優(yōu)點(diǎn)，是一種對(duì)此管道結(jié)構(gòu)表面/近表面缺陷進(jìn)行定量無(wú)損評(píng)價(jià)的有效方法。然而現(xiàn)有渦流探頭的激勵(lì)線圈和檢出線圈都是通過(guò)機(jī)械連接，便攜性很差，尤其對(duì)于長(zhǎng)管檢測(cè)，普通機(jī)械連接很難伸進(jìn)最里面，很大程度限制了渦流探頭的檢測(cè)范圍；另一方面，傳統(tǒng)渦流探頭為激勵(lì)線圈和檢出線圈放在管道同側(cè)的非穿透型渦流探頭，非穿透型渦流探頭在實(shí)現(xiàn)檢測(cè)時(shí)有以下兩方面缺點(diǎn)，一是僅對(duì)探頭同側(cè)的表面/近表面缺陷檢測(cè)靈敏度高，對(duì)探頭異側(cè)的缺陷檢測(cè)靈敏度較差，二是即使對(duì)于探頭同側(cè)的缺陷，當(dāng)缺陷深度較大時(shí)，存在信號(hào)飽和、無(wú)法定量的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)管道缺陷檢測(cè)的磁力傳動(dòng)式陣列渦流探頭及方法，通過(guò)激勵(lì)線圈永磁鐵骨架帶動(dòng)環(huán)向檢出線圈鐵磁材料骨架使得激勵(lì)線圈和12個(gè)圓形陣列的檢出線圈在管道軸向始終保持運(yùn)動(dòng)的同步性，另外通過(guò)12個(gè)PVC骨架以及纏繞在PVC骨架上的環(huán)向檢出線圈實(shí)現(xiàn)對(duì)管道管壁缺陷的環(huán)向定位；此外，由于激勵(lì)線圈和檢出線圈分別分布在管道的外壁和內(nèi)壁，為穿透型渦流探頭，相對(duì)于常規(guī)的非穿透型渦流探頭，對(duì)管道內(nèi)壁和外壁的缺陷具有相似的檢測(cè)靈敏度，同時(shí)，對(duì)于深度較大的缺陷，不存在信號(hào)飽和、無(wú)法定量的問(wèn)題。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種針對(duì)管道缺陷檢測(cè)的磁力傳動(dòng)式陣列渦流探頭，包括激勵(lì)探頭裝置和檢出探頭裝置，所述激勵(lì)探頭裝置由可滑動(dòng)套在管道1外壁的永磁鐵骨架2和纏繞在永磁鐵骨架2上的激勵(lì)線圈3組成；所述檢出探頭裝置由可滑動(dòng)套進(jìn)管道1內(nèi)的鐵磁材料骨架4、多個(gè)形成圓形陣列的PVC骨架7和纏繞在PVC骨架7上的環(huán)向檢出線圈8以及激光頭9組成；所述鐵磁材料骨架4上有與PVC骨架7數(shù)量一致的圓形陣列的PVC骨架安裝孔5以及一個(gè)激光頭安裝孔6，所述PVC骨架7以及纏繞在PVC骨架7上的環(huán)向檢出線圈8安裝在PVC骨架安裝孔5內(nèi)，激光頭9安裝在激光頭安裝孔6內(nèi)；所述形成圓形陣列的環(huán)向檢出線圈8能夠檢出管壁中存在的缺陷，并能夠同時(shí)定位出管壁缺陷的軸向和環(huán)向位置。

所述PVC骨架7的數(shù)量為12個(gè)，相應(yīng)的，PVC骨架安裝孔5的數(shù)量也為12個(gè)。

所述鐵磁材料骨架4由鐵磁性材料制成，所述PVC骨架7以及纏繞在PVC骨架7上的環(huán)向檢出線圈8緊配合安裝在PVC骨架安裝孔5內(nèi)。

所述永磁鐵骨架2由永磁體制成，激勵(lì)線圈3為多層的漆包線纏繞在永磁鐵骨架2上。

所述環(huán)向檢出線圈8為多層的漆包線纏繞在PVC骨架7上。

上述所述針對(duì)管道缺陷檢測(cè)的磁力傳動(dòng)式陣列渦流探頭進(jìn)行缺陷檢測(cè)的方法，首先，激勵(lì)線圈3持續(xù)通入穩(wěn)態(tài)的正弦激勵(lì)電流，該正弦激勵(lì)電流會(huì)在管道1內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)會(huì)在管壁感生出交變的渦流，渦流會(huì)受到管壁缺陷的擾動(dòng)，渦流感生的次生磁場(chǎng)以及檢出電壓信號(hào)會(huì)被多個(gè)圓形陣列的環(huán)向檢出線圈8捕捉進(jìn)而反映管壁缺陷的信息；

其次，永磁鐵骨架2在管道1外壁上沿軸向滑動(dòng)進(jìn)行軸向掃描，與此同時(shí)鐵磁材料骨架4由于受到永磁鐵骨架2的磁吸附力會(huì)與永磁鐵骨架2在管道1軸向保持同步運(yùn)動(dòng)；多個(gè)圓形陣列的環(huán)向檢出線圈8實(shí)時(shí)捕捉當(dāng)前軸向位置的檢出電壓信號(hào)，對(duì)每個(gè)通道的檢出電壓信號(hào)進(jìn)行處理并與無(wú)缺陷管壁檢出電壓信號(hào)進(jìn)行比較，從而判斷當(dāng)前軸向位置是否存在缺陷；如果判定缺陷存在，那么該缺陷的軸向位置就由此確定，需要進(jìn)一步定位該缺陷的環(huán)向位置；

最后，通過(guò)分析多個(gè)通道的環(huán)向檢出線圈8的檢出電壓信號(hào)，即能夠推算出缺陷的環(huán)向位置；此外，為防止永磁鐵骨架2沿管壁軸向滑動(dòng)時(shí)會(huì)同時(shí)沿管道軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，造成每個(gè)環(huán)向檢出線圈的環(huán)向位置無(wú)法判斷，為此，在鐵磁材料骨架4上安裝了激光頭9，其發(fā)出的激光會(huì)打在預(yù)先放置于管道1管口處的帶角度的圓盤上，由此能夠時(shí)時(shí)確定每個(gè)環(huán)向檢出線圈在管壁環(huán)向的當(dāng)前位置。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、由于永磁鐵骨架2與鐵磁材料骨架4之間具備強(qiáng)烈的磁吸附力，因此可通過(guò)激勵(lì)線圈永磁鐵骨架2帶動(dòng)環(huán)向檢出線圈鐵磁材料骨架4使得激勵(lì)線圈3和多個(gè)圓形陣列的環(huán)向檢出線圈5在管道軸向始終保持運(yùn)動(dòng)的同步性。相比于現(xiàn)有渦流探頭的激勵(lì)線圈和檢出線圈均通過(guò)機(jī)械連接的方式，本發(fā)明探頭具有很高的便攜性，尤其對(duì)于長(zhǎng)管檢測(cè)，可以解決普通機(jī)械連接難以在管道內(nèi)壁很深的位置放置線圈以及確保線圈運(yùn)動(dòng)同步性的問(wèn)題，很大程度提高了渦流探頭的檢測(cè)范圍和檢測(cè)精度。

2、通過(guò)激光頭9的環(huán)向定位以及分析多個(gè)圓形陣列的環(huán)向檢出線圈8中的檢出電壓信號(hào)，可推算出缺陷的環(huán)向位置，也就是說(shuō)本發(fā)明所述方法可以實(shí)現(xiàn)管道管壁缺陷的檢測(cè)，并同時(shí)定位出管壁缺陷的軸向和環(huán)向位置。

3、由于激勵(lì)線圈3和多個(gè)圓形陣列的環(huán)向檢出線圈8分別分布在管道1的外壁和內(nèi)壁，為穿透型渦流探頭，相對(duì)于常規(guī)的非穿透型渦流探頭，對(duì)管道內(nèi)壁和外壁的缺陷具有相似的檢測(cè)靈敏度，同時(shí)，對(duì)于深度較大的缺陷，不存在信號(hào)飽和、無(wú)法定量的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明激勵(lì)探頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明鐵磁材料骨架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明檢出探頭裝置的裝配示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)施例一種針對(duì)管道缺陷檢測(cè)的磁力傳動(dòng)式陣列渦流探頭，包括激勵(lì)探頭裝置和檢出探頭裝置，激勵(lì)探頭裝置由可滑動(dòng)套在管道1外壁的永磁鐵骨架2和纏繞在永磁鐵骨架2上的激勵(lì)線圈3組成；檢出探頭裝置由可滑動(dòng)套進(jìn)管道1內(nèi)的鐵磁材料骨架4、12個(gè)圓形陣列的PVC骨架7和纏繞在PVC骨架7上的環(huán)向檢出線圈8以及激光頭9組成；12個(gè)陣列的環(huán)向檢出線圈8可檢出管壁中存在的缺陷，并可同時(shí)定位出管壁缺陷的軸向和環(huán)向位置；激光頭9發(fā)出的激光打在預(yù)先放置在管道1管口處的帶角度的圓盤上，用于確定缺陷在管道1管壁環(huán)向的位置；由于激勵(lì)探頭裝置的骨架為永磁鐵材料，檢出探頭裝置的骨架為鐵磁材料，所以當(dāng)激勵(lì)探頭裝置沿管道1外壁軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢出探頭裝置會(huì)因?yàn)榇盼搅ΩS激勵(lì)探頭裝置沿軸向同步運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)非接觸的方式保證激勵(lì)線圈3、12個(gè)檢出線圈8沿管道軸向運(yùn)動(dòng)的同步性。

如圖2所示，所述激勵(lì)探頭裝置由永磁鐵骨架2和激勵(lì)線圈3構(gòu)成，永磁鐵骨架2由永磁體制成，激勵(lì)線圈3為多層的漆包線纏繞在永磁鐵骨架2上，通入激勵(lì)電流以產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)永磁鐵骨架2的中心為一個(gè)圓形的孔洞，其內(nèi)徑與管道1的外徑相等，可沿管道1的外壁軸向滑動(dòng)。

如圖3所示，為本發(fā)明鐵磁材料骨架的結(jié)構(gòu)示意圖，鐵磁材料骨架4上有12個(gè)圓形陣列的PVC骨架安裝孔5以及一個(gè)激光頭安裝孔6，PVC骨架安裝孔5的孔徑與PVC骨架7的外徑相等，鐵磁材料骨架4上的激光頭安裝孔6的孔徑與激光頭9的外徑相等，同時(shí)鐵磁材料骨架4的外徑與管道1的內(nèi)徑相等，所以在激勵(lì)線圈永磁鐵骨架2的磁吸附力作用下可沿管道1的內(nèi)壁軸向滑動(dòng)。

如圖4所示，為本發(fā)明檢出探頭裝置的裝配示意圖，所述12個(gè)圓形陣列的PVC骨架7以及纏繞在PVC骨架7上的環(huán)向檢出線圈8分別安裝在這12個(gè)PVC骨架安裝孔5中；同時(shí)鐵磁材料骨架4上的激光頭安裝孔6用于安裝激光頭9；激光頭9發(fā)出的激光打在預(yù)先放置于管道1管口處的帶角度的圓盤上，用于確定缺陷在管壁環(huán)向的位置。

本發(fā)明的工作原理為：本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)管道1管壁缺陷的準(zhǔn)確檢測(cè)評(píng)估。

首先，激勵(lì)線圈3持續(xù)通入穩(wěn)態(tài)的正弦激勵(lì)電流，該正弦激勵(lì)電流會(huì)在管道1內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)會(huì)在管壁感生出交變的渦流，渦流會(huì)受到管壁缺陷的擾動(dòng)，渦流感生的次生磁場(chǎng)以及檢出電壓信號(hào)會(huì)被多個(gè)圓形陣列的環(huán)向檢出線圈8捕捉進(jìn)而反映管壁缺陷的信息；

其次，永磁鐵骨架2在管道1外壁上沿軸向滑動(dòng)進(jìn)行軸向掃描，與此同時(shí)鐵磁材料骨架4由于受到永磁鐵骨架2的磁吸附力會(huì)與永磁鐵骨架2在管道1軸向保持同步運(yùn)動(dòng)；多個(gè)圓形陣列的環(huán)向檢出線圈8實(shí)時(shí)捕捉當(dāng)前軸向位置的檢出電壓信號(hào)，對(duì)每個(gè)通道的檢出電壓信號(hào)進(jìn)行處理并與無(wú)缺陷管壁檢出電壓信號(hào)進(jìn)行比較，從而判斷當(dāng)前軸向位置是否存在缺陷；如果判定缺陷存在，那么該缺陷的軸向位置就由此確定，需要進(jìn)一步定位該缺陷的環(huán)向位置；

最后，通過(guò)分析多個(gè)通道的環(huán)向檢出線圈8的檢出電壓信號(hào)，即能夠推算出缺陷的環(huán)向位置；此外，為防止永磁鐵骨架2沿管壁軸向滑動(dòng)時(shí)會(huì)同時(shí)沿管道軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，造成每個(gè)環(huán)向檢出線圈的環(huán)向位置無(wú)法判斷，為此，在鐵磁材料骨架4上安裝了激光頭9，其發(fā)出的激光會(huì)打在預(yù)先放置于管道1管口處的帶角度的圓盤上，由此能夠?qū)崟r(shí)確定每個(gè)環(huán)向檢出線圈在管壁環(huán)向的當(dāng)前位置。