一种针对管道检测的磁力传动式穿透型涡流探头的制作方法

本实用新型涉及一种电磁无损检测探头，具体涉及一种针对管道检测的磁力传动式穿透型涡流探头。

背景技术：

管状结构在能源、化工等各类工业领域广泛运用。在长时间使用过程中，其结构内部不可避免的会产生损伤或缺陷。由于损伤或缺陷会对管道结构的安全性带来严重后果，因此对其进行定期无损检测和评价非常必要。

涡流检测方法是基于电磁感应现象进行缺陷和损伤检测的方法，具有对表面及近表面浅缺陷检测能力高、非接触、快速扫查等优点，是一种对此管道结构表面/近表面缺陷进行定量无损评价的有效方法。然而现有涡流探头的激励线圈和检出线圈都是通过机械连接，便携性很差，尤其对于长管检测，普通机械连接很难伸进最里面，很大程度限制了涡流探头的检测范围；另一方面，传统涡流探头为激励线圈和检出线圈放在管道同侧的非穿透型涡流探头，非穿透型涡流探头在实现检测时有以下两方面缺点，一是仅对探头同侧的表面/近表面缺陷检测灵敏度高，对探头异侧的缺陷检测灵敏度较差，二是即使对于探头同侧的缺陷，当缺陷深度较大时，存在信号饱和、无法定量的问题。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种针对管道检测的磁力传动式穿透型涡流探头，通过激励线圈永磁铁骨架带动轴向检出线圈铁磁材料骨架使得激励线圈和轴向检出线圈在轴向始终保持运动的同步性，另外通过伺服舵机连接轴向检出线圈铁磁材料骨架和环向检出线圈PVC骨架从而实现环向检出线圈在管道内壁环向的转动，实现对管道管壁缺陷的环向定位；此外，由于激励线圈和检出线圈分别分布在管道的外壁和内壁，为穿透型涡流探头，相对于常规的非穿透型涡流探头，对管道内壁和外壁的缺陷具有相似的检测灵敏度，同时，对于深度较大的缺陷，不存在信号饱和、无法定量的问题。

为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种针对管道检测的磁力传动式穿透型涡流探头，包括激励探头装置和检出探头装置，所述激励探头装置由可滑动套在管道1外壁的永磁铁骨架2和缠绕在永磁铁骨架2上的激励线圈3组成；所述检出探头装置由轴向信号检出装置和环向信号检出装置两部分组成，轴向信号检出装置由可滑动套进管道1内的铁磁材料骨架4以及缠绕在铁磁材料骨架4上的轴向检出线圈5组成，用于提取沿管道1轴向扫描的缺陷信号，环向信号检出装置由套接在铁磁材料骨架4内的伺服舵机6、安装在伺服舵机6转动轴上的舵机臂7、设置在舵机臂7上的PVC骨架8和激光头10以及缠绕在PVC骨架8上的环向检出线圈9组成。

所述舵机臂7两侧分别有一个圆形凸台和一个圆形孔洞，PVC骨架8套在舵机臂7一侧的圆形凸台上，环向检出线圈9缠绕在PVC骨架8上，激光头10则安装在舵机臂7的另一侧圆形孔洞中。

所述永磁铁骨架2由永磁体制成，激励线圈3为多层的漆包线缠绕在永磁铁骨架2上。

所述铁磁材料骨架4由铁磁性材料制成，轴向检出线圈5为多层的漆包线缠绕在铁磁材料骨架4上。

安装在铁磁材料骨架中心的伺服舵机6，可通过舵机臂7，驱动PVC骨架8、环向检出线圈9以及激光头10沿管道1内壁环向转动。

所述的一种针对管道检测的磁力传动式穿透型涡流探头，永磁铁骨架2是由永磁体制作而成，自身携带磁性；铁磁材料骨架4由铁磁性材料制作而成；因此永磁铁骨架2与铁磁材料骨架4之间具备强烈的磁吸附力。

本实用新型和现有技术相比，具有如下优点：

1、由于永磁铁骨架2与铁磁材料骨架4之间具备强烈的磁吸附力，因此可通过激励线圈永磁铁骨架2带动轴向检出线圈铁磁材料骨架4使得激励线圈3和轴向检出线圈5在轴向始终保持运动的同步性。相比于现有涡流探头的激励线圈和检出线圈均通过机械连接的方式，本实用新型探头具有很高的便携性，尤其对于长管检测，可以解决普通机械连接难以在管内壁很深的位置放置线圈以及确保线圈运动同步性的问题，很大程度提高了涡流探头的检测范围和检测精度。

2、安装在铁磁材料骨架中心的伺服舵机6，可通过舵机臂7，驱动环向检出线圈PVC骨架8、环向检出线圈9以及激光头10，沿管道1内壁环向转动，从而实现对管壁缺陷的环向定位，也就是说本实用新型所述方法可以实现管道管壁缺陷的轴向和环向的检测和定位。

3、由于激励线圈3和轴向检出线圈5以及环向检出线圈9分别分布在管道1的外壁和内壁，为穿透型涡流探头，相对于常规的非穿透型涡流探头，对管道内壁和外壁的缺陷具有相似的检测灵敏度，同时，对于深度较大的缺陷，不存在信号饱和、无法定量的问题。

附图说明

图1为本实用新型探头的结构示意图。

图2为本实用新型激励探头装置的结构示意图。

图3为本实用新型轴向信号检出装置的结构示意图。

图4为本实用新型环向信号检出装置的装配示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1所示，一种针对管道检测的磁力传动式穿透型涡流探头，包括激励探头装置和检出探头装置，激励探头装置由可滑动套在管道1外壁的永磁铁骨架2和缠绕在永磁铁骨架2上的激励线圈3组成；检出探头装置由两部分组成，分别为轴向信号检出装置和环向信号检出装置，轴向信号检出装置由可滑动套进管道1内的铁磁材料骨架4以及缠绕在铁磁材料骨架4上的轴向检出线圈5组成，用于提取沿管道1轴向扫描的缺陷信号，环向信号检出装置由伺服舵机6、舵机臂7、PVC骨架8、环向检出线圈9、以及激光头10组成，激光头10发出的激光打在预先放置在管道1管口处的带角度的圆盘上，用于确定缺陷在管道1管壁环向的位置；由于激励探头装置的骨架为永磁铁材料，检出探头装置的骨架为铁磁材料，所以当激励探头装置沿管道1外壁轴向运动时，检出探头装置会因为磁吸附力跟随激励探头装置沿轴向同步运动，从而实现通过非接触的方式保证激励线圈3、轴向检出线圈5以及环向检出线圈9沿轴向运动的同步性。

如图2所示，所述激励探头装置由永磁铁骨架2和激励线圈3构成，永磁铁骨架2由永磁体制成，激励线圈3为多层的漆包线缠绕在永磁铁骨架2上，通入激励电流以产生激励信号，同时永磁铁骨架2的中心为一个圆形的孔洞，其内径与管道1的外径相等，可沿管道1外壁轴向滑动。

如图3所示，为本实用新型轴向信号检出装置的结构示意图，由铁磁材料骨架4和轴向检出线圈5构成，铁磁材料骨架4由铁磁性材料制成，轴向检出线圈5为多层的漆包线缠绕在铁磁材料骨架4上，用于检出沿管道1轴向扫描的缺陷信号，同时铁磁材料骨架4的外径与管道1的内径相等，所以在激励线圈永磁铁骨架2的磁力作用下可沿管道1内壁轴向滑动。

如图4所示，为本实用新型环向信号检出装置的装配示意图，伺服舵机6安装在铁磁材料骨架4中心孔洞中，舵机臂7安装在伺服舵机6的转动轴上。舵机臂7两侧分别有一个圆形凸台和一个圆形孔洞，PVC骨架8套在舵机臂7一侧的圆形凸台上，环向检出线圈9缠绕在PVC骨架8上；激光头10则安装在舵机臂的另一侧圆形孔洞中。当伺服舵机6通过转动轴驱动舵机臂绕伺服舵机6转动轴中心转动时，舵机臂7同时带动PVC骨架8和激光头10绕伺服舵机6转动轴中心转动。环向检出线圈9用于提取沿管道1管壁环向扫描的缺陷信号，激光头10发出的激光打在预先放置于管道1管口处的带角度的圆盘上，用于确定缺陷在管壁环向的位置。

本实用新型的工作原理为：本实用新型是为了实现管道1管壁缺陷的准确检测评估。

首先，激励线圈3持续通入稳态的正弦激励电流，该激励电流会在管道1内产生交变磁场，变化的磁场会在管壁感生出交变的涡流，涡流会受到管壁缺陷的扰动，涡流感生的次生磁场以及检出电压信号会被轴向检出线圈4和环向检出线圈9捕捉进而反映管壁缺陷的信息。

其次，永磁铁骨架2可在管道1外壁上沿轴向滑动进行轴向扫描，与此同时铁磁性材料骨架4由于受到永磁铁骨架2的磁吸附力会与永磁铁骨架2在管道1轴向保持同步运动。轴向检出线圈5实时捕捉当前轴向位置的检出电压信号，对该检出电压信号进行处理并与无缺陷管壁检出电压信号进行比较，从而判断当前轴向位置是否存在缺陷。如果判定缺陷存在，那么该缺陷的轴向位置就可由此确定，需要进一步定位该缺陷的环向位置。

此时环向信号检出装置则会发挥作用。缠绕在PVC骨架8上的环向检出线圈9可在伺服舵机6的驱动下，联动舵机臂7产生绕伺服舵机6中心即管道1内壁中心轴的转动，舵机臂7转动的角度可由外部信号控制；同时固连于舵机臂7上的激光头10也会绕管壁中心轴转动，其发出的激光会打在预先放置于管道1管口处的带角度的圆盘上，由此可确定环向检出线圈在管壁环向的当前位置；同样通过对环向检出线圈的检出电压信号进行处理比较，可以确定缺陷在管壁环向的位置。通过以上方法则可以实现基于此种磁力传动式穿透型涡流探头对管道1管壁缺陷的轴向和环向准确定位。