一种利用涡流探测器来进行稀疏脉冲检测的装置及其方法_3

文档序号:9429112阅读:来源:国知局
径优选为5-lOcm,但是并不总是限制于此。如果所述磁化线圈(112)的直径少于5cm,由于减少了有效面积,只能检测小口径管线。另一方面,如果所述磁化线圈(112)的直径大于10cm,由于用于检测的面积变大了,导致检测效果降低。当在所述磁化线圈(112)上施加50A-100A的电流20秒时,所述所述磁化线圈(112)不会因它产生的热而损坏。所述磁化线圈优选由直径为lmm-5!?的铜丝制成,但是并不总是限制于此。所述磁化线圈的缠绕数优选为50-300次。当缠绕数大于300时,这意味着磁化线圈的持续时间变长,这样产生脉冲电流就变得困难。同时,当缠绕数小于50,在所述磁化线圈中产生的磁场就变得不够强。
[0048]所述磁场感应器单元(150)检测由在磁场产生单元(110)中产生的脉冲磁场而在所述管线(10)中产生的脉冲引起的磁通量并在感应到脉冲引起的磁通量的改变后产生检测信号。所述磁感应器单元(150)包含探查线圈(151)和霍尔传感器(152)。
[0049]所述探查线圈(151)能够被设置在所述磁场发生单元(110)的外部,例如,它包覆着所述磁化线圈(110)的外部而没有与所述磁化线圈(112)产生电接触。
[0050]所述探查线圈(151),缠绕在所述磁场发生单元(I 10)的外部,优选地被设置在尽可能接近管线的位置。所述探查线圈(151)是一种用于测量在所述管线(10)中的脉冲引起的磁通量的工具。所述探查线圈在所述磁场发生单元上缠绕200-1000次,但是不总是限制于此。当缠绕数小于200时,就不能使探查线圈(151)轻易地检测到在所述管线(10)中的脉冲引起的磁通量,而当缠绕数大于1000时,探查线圈(151)的体积增加了。因此,更优选地是进行缠绕300-1000次。
[0051]为了设计所述磁场发生单元(110)和所述磁感应器单元(150),需要考虑所述磁化线圈(112)和所述探查线圈(151)的电感,所述磁化线圈(112)和所述探查线圈(151)的电阻,空间中的电磁场分布,根据管线(10)的材料的线圈响应,发射特征和用于间断响应的参数。由于每当测试样品和探测器线圈之间的距离发生改变时,磁连接发生变化,发射特征表现出了涡流测试系统的输出的观察效果。然而,这些参数显示了在实际实施过程中出现的不规则输出。因此,优选地通过进行重复的测试来获得最佳的参数。
[0052]所述探测线圈(151)能够通过在管线(10)只不过的脉冲引起的磁通量产生电压,并且能够根据产生的电压推测出管线(10)的缺陷的位置和大小。尤其是,所述探测线圈能够测量所述管线(10)的平均厚度。所述探测线圈(151)检测在所述管线(10)中脉冲引起的磁通量。此时,能够利用参数计算出实时的减薄程度和脉冲引起的磁通量信号在最大点的振幅,或者,能够通过傅氏变换所述脉冲引起的磁通量信号的时间延迟获得的频谱计算出减薄程度。
[0053]所述霍尔传感器(152)能够被设置在所述磁场发生单元(110)的中心轴。能够包括至少一个或两个霍尔传感器(152)。当只有一个霍尔传感器时,所述霍尔传感器(152)位于测试对象附近并且当有两个霍尔传感器(152,152’)时,为了产生由差动式放大器计算的信号,它们位于所述磁化轭(111)的中心轴的一直线(152,152’)的上部和下部。所述霍尔传感器位于所述磁场发生单元的中心。所述霍尔传感器(152)取得霍尔效应的优点来计算出磁场的方向和大小,所述霍尔效应是当所述磁场施加在导通电流的导体上时,电流和磁场的垂直方向的电压产生的现象。这样,由于所产生的电压在电流中出现区别并且这个传感器利用这个区别。所产生的电压与电流和磁场的强度成比例,并且当调节所述电流时,这使得输出与磁场的强度成比例。所述霍尔传感器能够测量电压或阻抗的传遍,这能够通过传统的线圈传感器来检测到,并且能够均匀地响应不同的频率。这个响应信号根据在所有频率元件中的磁通量密度的大小比较而线性改变。通过取得霍尔传感器的特性的优点,能够测量多根管线(10)。所述管线(10)的缺陷也能够通过简单的操作而不需要专业操作就能够检测到。当脉冲电流增加或减少时,所述霍尔传感器(152)能够检测到在所述管线
(10)中的脉冲引起的磁通量。通过霍尔传感器(152)检测到的脉冲引起的磁通量中的过渡区被放大并且能够通过测量放大过渡区域的时间延迟计算减薄程度。
[0054]当只装配了一个霍尔传感器(152)时,区分所述过渡区信号并且通过分析所述差分信号的最大点的振幅和过渡区信号的时间延迟计算所述管线(10)的墙壁减薄,或者傅氏变换所述过渡区信号并且利用功率谱密度计算墙壁减薄。当装配了两个霍尔传感器(152,152’)时,它们被各自分别设置在所述磁化轭(111)的上部和下部从而计算管线(10)的减薄。
[0055]本发明提供了一种利用涡流探测器来进行稀疏脉冲检测的方法,所述方法包括下列步骤:
通过向包覆着磁化轭的磁化线圈提供脉冲电流来产生脉冲磁场;
利用探查线圈和霍尔传感器检测由脉冲磁场在管线中发生的脉冲引起的磁通量当检测到由于管线厚度变化而产生的脉冲引起的磁通量的改变时,通过探查线圈和霍尔传感器产生检测信号
放大和过滤检测信号;并且
通过处理放大的和过滤的检测信号计算墙管线的壁减薄或厚度变化。
[0056]参见图5,下文将具体描述了本发明的一种利用涡流探测器来进行稀疏脉冲检测的方法。
[0057]图5是描述了根据本发明的优选实施例的利用涡流探测器来进行稀疏脉冲检测的方法的流程图。
[0058]如图5所示,首先,向包覆着磁化轭的磁化线圈提供脉冲电流从而产生脉冲磁场(slOO)。所述包覆着磁化轭的磁化线圈由电磁体制成,所述电磁体是一种广为人知的能将施加在磁化线圈上的电流转换成磁场的装置,促进利用应用的脉冲电流产生脉冲磁场。
[0059]接着,利用探测线圈和霍尔传感器检测由脉冲磁场在所述管线中产生的脉冲引起的磁通量(sllO)。能够利用上一步(slOO)产生的脉冲磁场磁化所述管线并且在所述管线中产生从脉冲磁场发生的脉冲引起的磁场。然后,所述探查线圈和霍尔传感器检测脉冲引起的磁通量,这是所述脉冲引起的磁场的磁通量改变。
[0060]接着,当由于管线的厚度的变化而使得脉冲引起的磁通量的改变,所述探查线圈和霍尔传感器检测到这个改变并产生检测信号(sl20)。此时,探查线圈和霍尔传感器能够同时检测脉冲引起的磁通量。尤其是,所述探测线圈能够检测管线的平均厚度并且所述霍尔传感器能够检测管线的局部变化。众所周知,所述霍尔传感器具有优越的空间分辨能力,这样即使在低频率下,它的属性也不会因为阻抗的任何改变而轻易改变。由所述霍尔传感器产生的信号与磁通量密度的实际大小成比例,并且强度甚至能在各种频率范围内的直流电流中到达高频区域。所述霍尔传感器的尺寸大约为1mm2,即使包括检测端,这样,能够设置多个霍尔传感器来增加缺陷分辨率以测量管线的减薄。
[0061]然后,放大和过滤所述检测信号(sl30)。在上述步骤(sl20)中产生的所述脉冲引起的磁通量能够转变成检测信号,在此期间会产生噪音并且信号会变弱。因此,信号能够被放大和过滤。
[0062]最后,通过处理所述放大和过滤的检测信号来计算所述管线的减薄或厚度的变化(S140)。能够通过区分过渡区信号或通过傅氏变换过渡区信号来进行信号处理。利用软件进行管线的减薄或厚度的变化的计算。
[0063]图6是用于驱动本发明优选实施例中利用涡流探测器来进行稀疏脉冲检测装置及方法的软件示意图。
[0064]如图6所示,图形(610)显示磁场产生单元中应用于磁场产生的电流。该电流可以是脉冲电流并且
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