一种周向电磁场管道内壁裂纹检测系统及定量评估方法与流程

文档序号:11946091阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于周向电磁场的管道内壁裂纹检测系统,其特征是:包括台架、管道、探头、夹具、活塞杆、液压缸、计算机、PLC、驱动器、电机、油泵、安全阀、调速阀、信号发生器、功率放大器和采集卡,所述液压缸安装在设有四根桩腿的台架上,液压缸两端分别设有吸液口甲、排液口甲、吸液口乙和排液口乙,吸液口甲、排液口甲、吸液口乙和排液口乙分别安装有电磁阀甲、电磁阀乙、电磁阀丙和电磁阀丁,所述管道由依靠螺栓固定在台架滑槽内的两个夹具夹持,所述活塞杆安装在与液压缸内孔同轴的活塞中心,所述探头依靠中心孔安装在活塞杆的端部,探头同轴放置在管道内部,所述管道与液压缸同轴,所述计算机分别与PLC、采集卡和信号发生器连接,PLC分别与电磁阀甲、电磁阀乙、电磁阀丙、电磁阀丁和驱动器连接,所述驱动器通过电机与油泵连接,所述油泵排油口通过安全阀与调速阀连接,所述调速阀与液压缸的吸液口甲和吸液口乙连接,油泵的吸油口、安全阀的泄油口、液压缸的排液口甲和排液口乙分别与油箱相通,所述信号发生器通过功率放大器与探头内的激励线圈连接,探头内的柔性电路板上的放大器与采集卡连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于周向电磁场的管道内壁裂纹检测系统,其特征是:所述探头由锰锌铁氧体磁芯、支撑架、柔性电路板、激励线圈和保护套组成,所述锰锌铁氧体磁芯为一端设有凸台且轴向中心设有安装孔的圆柱形磁芯,所述激励线圈从锰锌铁氧体磁芯的凸台端紧密缠绕至另一端,所述支撑架为非导磁性尼龙材料,支撑架从锰锌铁氧体磁芯一端套在激励线圈外侧,所述柔性电路板安装在支撑架的中心凹槽内,所述保护套为耐磨聚四氟乙烯材料,保护套同轴安装在支撑架外侧,所述柔性电路板周向设有等距的若干数量两轴隧道磁电阻传感器,所述两轴隧道磁电阻传感器的灵敏轴分别沿着探头轴向方向和径向方向,所述两轴隧道磁电阻传感器与分别焊接在柔性电路板对应位置的放大器连接。

3.根据权利要求1所述的一种周向电磁场管道内壁裂纹检测系统的裂纹定量评估方法,其特征在于包括如下步骤:

(1)通过夹具将待检管道固定在台架上,管道内孔与液压缸同轴,将探头安装至活塞杆的端部;

(2)利用计算机控制信号发生器发出频率为1K Hz幅值为5V的正弦激励信号,正弦激励信号经过功率放大器后加载至探头内的激励线圈;

(3)激励线圈在内部和外部轴向方向形成交变磁场回路,交变磁场在锰锌铁氧体磁芯作用下聚集并传导至管道内壁,交变磁场在管道2内壁感应出360°环形均匀电场;

(4)计算机通过PLC控制电磁阀甲和电磁阀丁分别打开液压缸的吸液口甲和排液口乙,同时控制电磁阀丙和电磁阀乙分别关闭吸液口乙和排液口甲,PLC通过驱动器驱动电机匀速转动,电机带动油泵从油箱内吸油,油泵将液压油通过安全阀、调速阀和吸液口甲注入液压缸的无杆腔,液压油通过活塞和活塞杆带动探头沿着管道内壁一定速度v前进;

(5)当探头经过管道内壁的轴向裂纹时,360°环形电场垂直穿过轴向裂纹,电场在轴向裂纹两端发生聚集,在轴向裂纹中心处电流变的稀疏,探头内部柔性电路板上的两轴隧道磁电阻传感器分别测得轴向裂纹处轴向磁场Bx和径向磁场Bz,轴向磁场Bx在轴向裂纹处产生向上峰值,径向磁场Bz在轴向裂纹两端产生方向相反的峰值,通过计算轴向磁场Bx与背景磁场之间差值D可对轴向裂纹深度进行有效评估,通过探头速度v和运动时间t计算径向磁场Bz两个反向峰值之间间距L可以计算轴向裂纹的长度,依据两轴隧道磁电阻传感器检测的磁场信号最大峰值位置可以确定轴向裂纹位于管道内壁周向方向的位置;

(6)当探头经过管道内壁的周向裂纹时,激励线圈外部的交变磁场会在管道内壁周向裂纹处泄露并形成漏磁场,柔性电路板上的两轴隧道磁电阻传感器分别测得周向裂纹处轴向漏磁场Ba和径向漏磁场Br,轴向漏磁场Ba在周向裂纹位置处产生狭窄的波谷,同一位置的径向漏磁场Br在周向裂纹两侧产生峰值相反的峰值,轴向漏磁场Ba与背景磁场之间的波谷深度H反映周向裂纹的深度,径向漏磁场Br的峰谷间距W反映周向裂纹的宽度,周向裂纹特征信号会被若干个周向方向两轴隧道磁电阻传感器探测到,通过计算具有明显周向裂纹特征信号的两轴隧道磁电阻传感器数目即可估算周向裂纹的弧度和在管道内壁上的位置;

(7)计算机通过PLC控制电磁阀丙和电磁阀乙打开液压缸的吸液口乙和排液口甲,同时控制电磁阀甲和电磁阀丁关闭吸液口甲和排液口乙,PLC通过驱动器驱动电机匀速转动,电机带动油泵从油箱内吸油,油泵将液压油通过安全阀、调速阀和吸液口乙注入液压缸的有杆腔,液压油通过活塞和活塞杆带动探头沿着管道内壁反向匀速前进至退出管道内孔,完成管道内壁裂纹的全面定位和定量评估。

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