专利名称：高速金属管、棒、线材在线探伤方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用涡流测试材料缺陷的方法及其装置，尤其是利用涡流测试高速进给的金属管、棒、线材缺陷的方法及其装置。
背景技术：
工业生产中，小直径金属管、棒、线材缺陷的测试主要采用电磁涡流无损检测技术。例如，对冰箱、空调冷凝器用的铜管(盘管)的检测，由于生产速度越来越快，据报道最高生产速度可达550米/分钟，国内爱德森公司研制了采用穿过式差动线圈传感器的涡流检测仪。可在线检测通过速度达780米/分钟的金属管、棒、线材的突变缺陷。为降低成本，提高效率，冷凝器管的壁厚愈来愈薄，且又增加内螺纹工艺，使成品质量控制的难度增加，尤其是沿纵向的渐裂式缺陷越来越多地出现在成品管中。但，采用穿过式差动线圈传感器的涡流检测仪无法发现缓变的纵向缺陷。对于缓变的纵向缺陷，已有技术方法是使用点式涡流检测探头、涡流检测控制处理器和报警信号显示器构成旋转式涡流检测装置。点式涡流检测探头安装在一个旋转机构上；涡流检测控制处理器和报警信号显示器安装在一个固定的机架上；转动中的点式涡流检测探头与静止的涡流检测控制处理器通过藕合机构实现电连接；涡流检测控制处理器的输出端连接报警信号显示器。高速进给的金属管、棒、线材沿旋转机构的轴线移动的同时由点式涡流检测探头进行旋转扫描，这时探头的激励输入信号和检测输出信号都经过藕合机构与涡流检测控制处理器联通，涡流检测控制处理器将探测到的缓变轴向缺陷信息交由报警信号显示器予以显示。藕合机构的结构形式有很多种，但都存在固有的缺陷。如电刷藕合机构噪声大，速度低；饱和食盐水藕合机构、水银藕合机构密封度不易保证且有腐蚀或有毒；电容藕合机构因涡流激励频率仅几百个千赫兹，激励频率低，电容藕合机构不易制作；旋转变压器藕合机构由于会产生旋转噪声，要求加工精度高，成本高。对于金属管、棒、线材进给速度非常高的场合，很难利用现有的藕合机构制作出符合在线检测需求的使用点式涡流检测探头的旋转式涡流检测装置。
发明内容
本发明旨在提供一种不需要藕合机构而能检测缓变轴向缺陷的高速管、棒、线材在线探伤方法。
本发明的第二个目的是提供一种不需要藕合机构而能检测缓变轴向缺陷的高速管、棒、线材在线探伤装置本发明的目的是通过以下方案实现的高速金属管、棒、线材在线探伤方法，将包括点式涡流检测探头、涡流检测控制处理器和报警信号发射器及它们的电源装置构成的涡流检测机构安装在一个高速旋转的旋转机构上；高速进给的金属管、棒、线材沿旋转机构的轴线移动的同时由涡流检测机构在高速旋转中探测缓变的轴向缺陷并发出相应的报警信号。
本发明的第二个目的是通过以下方案实现的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，包括一个点式涡流检测探头、一个与前述探头成电连接并对其进行控制及对相应数据进行处理的涡流检测控制处理器；所述的探头包括一个支架、一个安装在支架上的产生点式涡流磁场的励磁线圈、至少一个安装在支架上的检测金属管、棒、线材点式合成磁场的检测器；所述的励磁线圈和检测器的电连接线从支架上向外引出并连接所述的控制处理器，其特征是它还包括一个与控制处理器输出端连接的报警信号发射器；所述探头、控制处理器和报警信号发射器及它们的电源装置构成的涡流检测机构安装在一个高速旋转的旋转机构上。
所述探头的支架与旋转机构之间设有径向的调整机构。
所述的旋转机构与一个空心电机的转子或一个高速旋转的空心转轴固定连接。
所述的电源装置为微型高容量电池；或者是电源装置包括安装在旋转机构外周的电磁感应线圈和整流稳压电路组成的感应供电机构以及固定在旋转机构外周的外侧的一个环形结构的电磁场机构；感应供电机构的整流稳压电路的两个交流输入端分别连接电磁感应线圈的两个端头；感应供电机构的电磁感应线圈装设在电磁场机构的环心处；该电源装置的感应供电机构在该电磁场机构中旋转的过程产生电能。
所述的报警信号发射器为声信号报警器或光信号报警器或无线电信号报警器。
进而，它还有一台响应所述的报警信号发射器的报警信号，对金属管、棒、线材有缓变的轴向缺陷部分进行标记的打标机。
更进一步，所述的报警信号发射器还包含有控制信号接收电路，该控制信号接收电路与控制处理器的控制输入端连接，另有一台控制信号发射器与控制信号接收电路配合，并向它发送控制信息。
并且，所述的控制信号发射器还包含有报警信号接收电路，该控制信号发射器与一台PC机的I/O接口连接；在PC机通过控制信号发射器和报警信号发射器的控制信号接收电路向控制处理器发送指定回传检测数据的命令后，控制处理器通过报警信号发射器和控制信号发射器的报警信号接收电路向PC机回传检测数据，由PC机进行事后分析处理。
本发明高速管、棒、线材在线探伤方法及其装置，突破了以往涡流检测控制处理器电路复杂，耗电多，体积大，重量重，不能安装在高速旋转的旋转机构上而只能使点式涡流检测探头安装在高速旋转的旋转机构上，又必须利用藕合机构将探头的激励输入信号和检测输出信号与涡流检测控制处理器藕合联通的传统观念。它利用微电子集成电路技术制造体积小重量轻的涡流检测控制处理器和报警信号发射器，并使用微型化高能量的电池解决电源问题，使构成的微型化的涡流检测机构安装在一个高速旋转的旋转机构上成为切实可行的技术方案。电源装置采用随旋转机构旋转的电磁感应线圈和整流稳压电路，及固定在旋转机构外周的外侧的一个环形结构的电磁场装置组成的感应电源装置，可避免更换电池。它革除了藕合机构，从根本上消除了藕合机构产生的噪声和各种附加的成本。它针对缓变的轴向缺陷信息简单的特点，利用光/声/无线电的简单的报警信号发射器发布报警信号，既能免除一般涡流检测装置图文显示的复杂电路结构，降低成本，又能及时给出直接提示。报警信号由打标机接收后，直接向有缺陷的部分进行标记，使检测的结果直观的反映到产品上。探头的支架与旋转机构之间设有径向的调整机构，可适应多规格生产的需求。旋转机构由空心电机的转子或空心转轴驱动，连接关系简单，便于金属管、棒、线材从旋转机构及空心电机的转子或空心转轴的轴线中高速通过。使报警信号发射器具备发射/接收双向交流的功能，一方面可使涡流检测机构的工作方式和状态受到控制，另一方面可使涡流检测机构的检测数据传送到PC机上进行事后分析处理。提高自动化管理的层次。
图1是本发明高速金属管、棒、线材在线探伤装置的一个实施例的结构示意图。
图2是本发明高速金属管、棒、线材在线探伤装置的又一个实施例的结构示意图。
图3是图2实施例的电路结构方框示意图。
具体实施例方式
本发明高速金属管、棒、线材在线探伤装置的一个实施例的结构，请参见图1。该在线探伤装置有一个固定在地面上的机架8，机架8内部中空，腰部的两侧各安装一副轴承5，这两副轴承5中穿套固定空心的旋转机构主轴9。主轴9内部的前端设有一对定心套2，后端设有一个导入套10；高速直线移动的金属管、棒、线材1从导入套10的中心孔进入主轴9内部，从两个定心套2的中心孔穿过后引出主轴9外部。两个定心套2和导入套10使金属管、棒、线材1在主轴9内部的这段保持位于主轴9轴线位置上。主轴9伸出机架8前端的部分外周均匀分布地设有多个调整机构4，每个调整机构4上安装有一个点式涡流检测探头3，每个点式涡流检测探头3穿过主轴9的管壁伸向主轴9的轴线并位于两个定心套2之间的中点位置；每个点式涡流检测探头3都可在其所属的调整机构4上作径向的调整，以对应金属管、棒、线材1的直径调整到最佳的测量位置。每个点式涡流检测探头3的外侧是一个支架，支架内部安装有一个产生点式涡流磁场的励磁线圈和一个检测金属管、棒、线材1的点式合成磁场的检测器；励磁线圈和检测器的电连接线从支架上向外引出并连接涡流检测控制处理器7。涡流检测控制处理器7安装在主轴9处于机架8内的部分，它的功能是对各探头3进行控制及对相应数据进行处理。涡流检测控制处理器7的原理电路与现有技术相同，但它利用微电子集成电路技术制造，并使用微型化高能量的电池。主轴9处于机架8内的部分还安装有一个报警信号发射器12，它与控制处理器7输出端成电连接。报警信号发射器12可以根据具体环境设计为利用微电子集成电路技术制造的声信号报警器或光信号报警器或无线电信号报警器。主轴9处于机架8内的部分还固定套装有一个空心转轴11，机架8外安装一台高速旋转的主电机6，主电机6通过传动机构带动空心转轴11及主轴9高速旋转。从而各探头3、控制处理器7、报警信号发射器12亦随主电机6和主轴9高速旋转而旋转。高速进给的金属管、棒、线材1沿旋转机构主轴9的轴线移动的同时由涡流检测机构各探头3、控制处理器7、报警信号发射器12在高速旋转中探测缓变的轴向缺陷并发出相应的报警信号。
当然，旋转机构主轴9还可以采用与一个空心电机的转子固定连接的结构而省去机架8。特别是，本发明高速金属管、棒、线材在线探伤装置，还可以配有一台响应所述的报警信号发射器12的报警信号，对金属管、棒、线材1有缓变的轴向缺陷部分进行标记的打标机。
本发明高速金属管、棒、线材在线探伤装置的又一个实施例的结构，请参见图2。对照图1所示的前一实施例的结构，本实施例的结构与前一实施例的结构不同之处有以下几方面在机架8后端内侧面，在主轴9外周的外侧位置固定设有一个与主轴9同轴的环形结构的电磁场装置13，在主轴9外周位于电磁场装置13环心处装设由电磁感应线圈141和整流稳压电路142组成的感应供电机构14。感应供电机构14的整流稳压电路142的两个交流输入端分别连接电磁感应线圈141的两个端头。电磁感应线圈141靠近电磁场装置13环心的内表面。感应供电机构14在该电磁场装置13中旋转的过程产生电能。
报警信号发射器12还包含有控制信号接收电路，该控制信号接收电路与控制处理器7的控制输入端连接。另有一台控制信号发射器15与一台PC机17的I/O接口连接；该控制信号发射器15与报警信号发射器12的控制信号接收电路配合，并在PC机17的控制下向它发送控制信息调整控制处理器7的工作方式和状态。并且，控制信号发射器15还包含有报警信号接收电路。在PC机17通过控制信号发射器15和报警信号发射器12的控制信号接收电路向控制处理器7发送指定回传检测数据的命令后，控制处理器7通过报警信号发射器12和控制信号发射器15的报警信号接收电路向PC机17回传检测数据，由PC机17进行事后分析处理。为防止机架8屏蔽掉报警信号发射器12与控制信号发射器15交换信息的光/无线电信号，机架8上处于报警信号发射器12与控制信号发射器15之间的位置开有窗口801。光显示/声音报警由PC机17承担。
机架8前端外侧在靠近金属管、棒、线材1引出主轴9的位置，装设有对金属管、棒、线材1有缓变的轴向缺陷部分进行标记的打标机16。打标机16与控制信号发射器15相连接，在控制信号发射器15的报警信号接收电路收到报警信号发射器12发送的轴向缺陷报警信号时，即向打标机16发送打标控制信息，打标机16对金属管、棒、线材1的轴向缺陷部分进行标记。当然，打标机16也可以被安排成由PC机17控制对金属管、棒、线材1的轴向缺陷部分进行标记。
请参见图3所示的本实施例的电路结构方框示意图。重点讨论前面尚未详细说明的智能化的涡流检测控制处理器7。控制处理器7的中心部件是一个预先装载智能化的涡流检测控制程序的单片计算机71。单片计算机71的一组I/O端口与控制处理器7外部的报警信号发射器12形成双向连接，以接收报警信号发射器12传递的控制信号或指令，或者向报警信号发射器12发送报警信号或经报警信号发射器12向PC机17发送检测数据。单片计算机71经控制处理器7内部的地址/数据总线分别连接振荡器72、正交检波器74、自动增益控制器75。单片计算机71经控制处理器7内部的I/O总线的3条输出线分别连接滤波器77、相位旋转电路78和A/D转换器79的控制输入端；A/D转换器79的数据输出端经控制处理器7内部的I/O总线的输入线连接单片计算机71。振荡器72的模拟输出端连接驱动放大器73的模拟输入端，驱动放大器73的输出端连接控制处理器7外部的点式涡流检测探头3的模拟输入端。点式涡流检测探头3的模拟输出端连接控制处理器7内部的前置放大器76的模拟输入端。前置放大器76的模拟输出端连接自动增益控制器75的模拟输入端。自动增益控制器75的模拟输出端连接正交检波器74的模拟输入端。正交检波器74的模拟输出端连接滤波器77的模拟输入端。滤波器77的模拟输出端连接相位旋转电路78的模拟输入端。相位旋转电路78的模拟输出端连接A/D转换器79的模拟输入端。
振荡器72在单片计算机71的控制下产生激励频率介于7.2千赫兹到5.5兆赫兹的两百多个频率点之一的激励脉冲信号，该激励脉冲信号传送到驱动放大器73进行放大后提供给点式涡流检测探头3产生点式涡流磁场的励磁线圈，点式涡流检测探头3中检测金属管、棒、线材1的轴向缺陷的点式合成磁场的检测器的模拟输出信号由控制处理器7内部的前置放大器76放大后传送给自动增益控制器75。自动增益控制器75在单片计算机71的控制下，以1分贝为单位的步进分档量，在20分贝～90分贝之间自动调整增益对前置放大器76的模拟输出信号进行进一步的放大后提交给正交检波器74。正交检波器74在单片计算机71的控制下，以1°为单位的步进分档量，在360°之间自动调整相位对自动增益控制器75的模拟输出信号进行正交检波并将结果传输到滤波器77的模拟输入端。滤波器77在单片计算机71的控制下，以选定的激励频率的频率点为参考对正交检波的结果进行滤波，去掉不相关频率的干扰信号再提供到相位旋转电路78。相位旋转电路78在单片计算机71的控制下，对经过滤波的模拟输出中的干扰信号自动进行相位旋转，使干扰信号自动旋转到水平(X轴)方向，从而获得“纯净”的涡流检测信号交给A/D转换器79的模拟输入端。A/D转换器79在单片计算机71的控制下，将“纯净”的涡流检测模拟信号变换为数字信息返送给单片计算机71，由单片计算机71进行分析处理，如果单片计算机71发现金属管、棒、线材1有缓变的轴向缺陷，则向报警信号发射器12发送轴向缺陷报警信号。
权利要求
1.高速金属管、棒、线材在线探伤方法，其特征是将包括点式涡流检测探头、涡流检测控制处理器和报警信号发射器及它们的电源装置构成的涡流检测机构安装在一个高速旋转的旋转机构上；高速进给的金属管、棒、线材沿旋转机构的轴线移动的同时由涡流检测机构在高速旋转中探测缓变的轴向缺陷并发出相应的报警信号。
2.高速金属管、棒、线材在线探伤装置，包括一个点式涡流检测探头、一个与前述探头成电连接并对其进行控制及对相应数据进行处理的涡流检测控制处理器；所述的探头包括一个支架、一个安装在支架上的产生点式涡流磁场的励磁线圈、至少一个安装在支架上的检测金属管、棒、线材点式合成磁场的检测器；所述的励磁线圈和检测器的电连接线从支架上向外引出并连接所述的控制处理器，其特征是它还包括一个与控制处理器输出端连接的报警信号发射器；所述探头、控制处理器和报警信号发射器及它们的电源装置构成的涡流检测机构安装在一个高速旋转的旋转机构上。
3.根据权利要求2所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述探头的支架与旋转机构之间设有径向的调整机构。
4.根据权利要求2或3所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述的旋转机构与一个空心电机的转子固定连接。
5.根据权利要求2或3所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述的旋转机构与一个高速旋转的空心转轴固定连接。
6.根据权利要求2或3所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述的电源装置为微型高容量电池。
7.根据权利要求2或3所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述的电源装置包括安装在旋转机构外周的电磁感应线圈和整流稳压电路组成的感应供电机构以及固定在旋转机构外周的外侧的一个环形结构的电磁场机构；感应供电机构的整流稳压电路的两个交流输入端分别连接电磁感应线圈的两个端头；感应供电机构的电磁感应线圈装设在电磁场机构的环心处；该电源装置的感应供电机构在该电磁场机构中旋转的过程产生电能。
8.根据权利要求2或3所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述的报警信号发射器为声信号报警器。
9.根据权利要求2或3所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述的报警信号发射器为光信号报警器。
10.根据权利要求2或3所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述的报警信号发射器为无线电信号报警器。
11.根据权利要求2或3所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是它还有一台响应所述的报警信号发射器的报警信号，对金属管、棒、线材有缓变的轴向缺陷部分进行标记的打标机。
12.根据权利要求2或3所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述的报警信号发射器还包含有控制信号接收电路，该控制信号接收电路与控制处理器的控制输入端连接，另有一台控制信号发射器与控制信号接收电路配合，并向它发送控制信息。
13.根据权利要求12所述的高速金属管、棒、线材在线探伤装置，其特征是所述的控制信号发射器还包含有报警信号接收电路，该控制信号发射器与一台PC机的I/O接口连接；在PC机通过控制信号发射器和报警信号发射器的控制信号接收电路向控制处理器发送指定回传检测数据的命令后，控制处理器通过报警信号发射器和控制信号发射器的报警信号接收电路向PC机回传检测数据，由PC机进行事后分析处理。
全文摘要
本发明涉及利用涡流测试高速进给的金属管、棒、线材缺陷的方法及其装置。用于在线检测高速进给的管、棒、线材缓变轴向缺陷。其特征是将包括点式涡流检测探头、涡流检测控制处理器和报警信号发射器及它们的电源电池构成的涡流检测机构安装在一个高速旋转的旋转机构上；高速进给的金属管、棒、线材沿旋转机构的轴线移动的同时由涡流检测机构在高速旋转中探测缓变的轴向缺陷并发出相应的报警信号。
文档编号G01N27/90GK1584583SQ03139148
公开日2005年2月23日 申请日期2003年8月18日 优先权日2003年8月18日
发明者林俊明 申请人:林俊明