一种基于电涡流传感器原理的油罐车腐蚀检测探头的制作方法

本实用新型涉及电涡流传感器和油罐车腐蚀检测方法的技术领域，其特征是能够安全快速准确地检测出油罐车的腐蚀情况。

背景技术：

石油及石油制品是主要的能源及化工原料，现在我国原油运输主要的方式是油罐车运输，由于运输的原油或成品油中含有腐蚀性的化学物质，加上储油罐外壁受周围环境因素的影响，储油罐的寿命将会大大减少。如果不能及时对储油罐内部进行腐蚀检测，并对有腐蚀情况的储油罐进行处理，后果将非常严重，轻则影响油品质量，重则会造成油品泄露，环境污染，而且容易造成火灾和爆炸。现阶段对油罐车的腐蚀检测主要是超声波检测，而超声波设备体积过大，检测方法复杂，无法对油罐车进行及时的检测。

技术实现要素：

本实用新型提出一种基于电涡流传感器的油罐车腐蚀检测探头。这种新型结构能有效提高传感器的灵敏度，并且减小了电涡流传感器的体积，便于携带。对油罐车腐蚀情况的检测更加方便。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在一个圆柱体外壳内放置两组线圈，一组线圈称为激励线圈，用来产生磁场，另一组线圈称为检测线圈，用来检测金属感应电涡流的磁场。包括圆柱形外壳2，所述外壳2一端设有向内凹的弧形面8，另一端开有电缆线出线孔1，外壳2内固定有线圈骨架4，激励线圈5和检测线圈7固定在线圈骨架4中，检测线圈7中插有磁芯6，激励线圈5、检测线圈7、线圈骨架4底部均固定在胶片上并紧贴弧形面8。

本实用新型的工作原理是：首先对激励线圈施加一个正弦激励信号，从而使线圈周围产生一个恒定的磁场，当待测金属平行放置在线圈下方时，根据涡流效应，金属表面会产生一个反向的闭合电流，电流的大小、相位受金属的相关参数的影响，感应产生的闭合电流同样会产生一个与前面的磁通方向相反的的磁场。因此可知，检测线圈的阻抗可被视为检测金属板是否存在缺陷的依据。

在涡流检测中，检测线圈的等效电路通常选用电感和电阻的串联等效电路，忽略线圈间的电容。根据交流电路中的负阻抗概念，线圈的负阻抗为：

Z＝R+jωL (1)

若被测器件被载流线圈刺激以后产生了叠在一起的多层涡流，那么此时便可将其当作一个和载流线圈耦合的次级线圈。涡流检测的线圈阻抗分析可以采用分析耦合线圈的方法。通过回路电流法得到：

式中：R₁是线圈空载时的损耗电阻；L₁是线圈空载时的电感；R₂是涡流环的电阻；L₂是涡流环的电感；M是线圈和涡流环之间的互感系数。

令：Z₁₁＝R₁+jωL₁＝R₁+jX₁表示检测线圈的自身阻抗，也就是空载线圈阻抗。X₁＝ωL₁是线圈空载时的电感；Z₂₂＝R₂+jωL₂＝R₂+jX₂表示涡流环的自身阻抗，X₂＝ωL₂为涡流环的电感；Z₁₂＝jX_M＝jωM表示检测线圈与涡流环的耦合阻抗，X_M＝ωM称为耦合电抗。则式(2)可以简化为：

求解得出：

式中，Z’₁₁是涡流环对检测线圈的反射阻抗，主要表现的是检测线圈受到被测工件上涡流场的影响程度。又根据式(1)，可知：

Z’₁₁＝R'+jωX' (5)

式中，R'为涡流环对检测线圈的反射电阻，X'为涡流环对检测线圈的反射电抗。式(5)中可以得出，涡流环对检测线圈能够贡献电抗，因此，检测线圈的阻抗可以作为被测试件是否发生腐蚀的依据。

影响线圈阻抗的相关因素主要有：被测试件的磁导率、被测试件的电导率、激励信号的频率及幅值、线圈端面与被测试件的距离(提离高度)以及检测线圈的匝数、形状、尺寸、线圈及缺陷情况等有关。令其他参数固定，将阻抗变化变为一个只受一个参数影响变化的单值函数，这样就能根据检测阻抗的变化来判定被测试件的在综合性能方面是否存在问题。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的这种基于电涡流传感器的油罐车腐蚀检测探头采用涡流无损检测的原理，设计了专门用于油罐车腐蚀检测一种新型结构的便携式电涡流传感器。

2、通过该实用新型制作的电涡流传感器具有灵敏度高和渗透深度大的特点,在针对油罐车腐蚀检测中性能较突出,具有很高的实用价值。

3、本实用新型探头的结构简单，便于携带，使用方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的的线圈骨架结构主视图；

图3是本实用新型的线圈骨架结构俯视图；

图4是本实用新型的用于支撑线圈骨架的结构尺寸图；

图中各标号：1-电缆线出线孔，2-外壳，3-接线柱插孔，4-线圈骨架，5-激励线圈，6-磁芯，7-检测线圈，8-弧形面。

具体实施方式

下面结合和附图对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述内容。

实施例1：如图1所示，一种基于电涡流传感器的油罐车腐蚀检测探头，包括圆柱形外壳2，所述外壳2一端设有向内凹的弧形面8，另一端开有电缆线出线孔1，外壳2内固定有线圈骨架4，激励线圈5和检测线圈7固定在线圈骨架4中，检测线圈7中插有磁芯6，激励线圈5、检测线圈7、线圈骨架4底部均固定在胶片上并紧贴弧形面8。

加工时，在检测线圈7贴近弧形面8的同时，将固定在胶片上的线圈骨架4、线激励圈5、磁芯6放入外壳2。用粘胶剂进行灌封，将其注入已经装有激励线圈5和检测线圈7的外壳2，对外壳2进行绝缘密封。在灌封时，需要堵住电缆线出线孔1和接线柱插孔3，将配置好的粘胶剂灌满其壳体内空间，放置至完全凝固。将工件与外壳2接触面加工成弧形面8。

实施例2：如图1、2所示，所述外壳2内部开有上下两部分圆柱，线圈骨架4嵌在外壳2内部下端的圆柱中；所述线圈骨架4包括上下平行的圆环面，两个圆环面之间通过空心圆柱连接激励线圈5对称设置在线圈骨架4的空心圆柱外左右两侧，检测线圈7对称设置在线圈骨架4的空心圆柱内左右两侧，线圈骨架4采用塑料材料制成。

所述外壳2内部上端的圆柱横截面小于下端的圆柱横截面，外壳2内部下端的圆柱高度和直径与线圈骨架4相同，且内壁保持光滑。

所述检测线圈7与激励线圈5之间设有圆柱形屏蔽罩，圆柱形屏蔽罩紧贴线圈骨架4内壁。圆柱形屏蔽罩用磁导率较高的纯铁、低碳钢或者铜制作

实施例3：如图2-4所示，线圈骨架4采用聚四氟乙烯制成，线圈骨架4的高度为12mm，上下平行的圆环面直径为100mm，线圈骨架4的空心圆柱内壁直径为58mm，圆环面和空心圆柱的厚度均为1mm；

取一张宽10mm、长377mm的铜箔，用点烙铁将其焊接成高10mm、直径60mm的圆柱形屏蔽罩，将其置于检测线圈7与激励线圈5中间，并将其紧贴线圈骨架4的空心圆柱外侧。

外壳2采用不锈钢材料制成，直径为106mm，高36mm，外壳2内部下端的圆柱直径为102mm，高12mm，外壳2内部上端的圆柱稿22mm，外壳2上端开设的电缆线出线孔1直径为8mm。

实施例4：两个激励线圈5之间连接，两个检测线圈7之间连接，连接后的电缆线穿过线圈骨架4上的接线柱插孔3，再从电缆线出线孔1穿出，激励线圈5和检测线圈7的线圈排绕时，激励线圈5为1500匝，检测线圈7为1400匝。