针对钢丝绳断丝缺陷检测的S型阵列涡流探头及检测方法与流程

本发明涉及一种电磁无损检测探头，具体涉及一种针对钢丝绳断丝缺陷检测的s型阵列涡流探头及检测方法。

背景技术：

钢丝绳是工程中应用的一种挠性(只受到拉力)构件，它在煤炭、冶金、交通、运输、建筑和旅游等国民经济各主要行业和部门得到广泛应用。其质量也被国内多个行业所关注，并投入大量人力、物力进行钢丝绳使用研究和产品开发工作，其重要性不言而喻。钢丝绳在使用过程中会发生断丝、变形和磨损等缺陷，从而造成局部缺陷和断面损失，影响设备可靠工作，威胁人身和设备安全，因此定期对其进行无损检测和安全评价十分必要。

目前针对钢丝绳的无损检测方法主要是漏磁检测法。漏磁检测法具有操作简单、显示结果直观等优点，但是，也存在检测效率低，需要事先对钢丝绳进行磁化以及缺乏其他方法验证等问题。而涡流检测法是基于电磁感应原理的表面及近表面缺陷检测方法，具有非接触，无需耦合介质，检测速度高，易于实现自动化检测，对表面缺陷的检测灵敏度高等优点，是一种针对钢丝绳缺陷进行定量无损评价的有效方法。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种针对钢丝绳断丝缺陷检测的s型阵列涡流探头及检测方法，钢丝绳置于所述激励线圈产生的交变磁场中，其表面和近表面会感生出沿钢丝绳螺旋扭转方向分布的涡流，各组差动涡流检测单元可获得单元中心点处的检出信号，有效降低探头提离距离和倾斜角度改变的干扰，具有检测效率高和检测精度高等优点。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

针对钢丝绳断丝缺陷检测的s型阵列涡流探头，包括激励探头装置和检出探头装置，其特征在于：所述激励探头装置套在钢丝绳1外，由圆柱线圈骨架2以及螺旋状缠绕在圆柱线圈骨架2内侧的三部分间隔分布的激励线圈导线3组成；检出探头装置由多个沿着螺旋线方向阵列的椭圆形线圈骨架4和缠绕在椭圆形线圈骨架4上的检出线圈5组成，椭圆形线圈骨架4两两紧密排布，紧密排布的两个椭圆形线圈骨架4及其上缠绕的检出线圈5组成一个差动涡流检测单元6，差动涡流检测单元6中的两个相邻检出线圈5信号相减，即获得差动涡流检测单元6的检出信号即紧密排布的两个椭圆形线圈骨架4相切处的检出信号；所述检出探头装置的差动涡流检测单元6沿螺旋线附在激励线圈导线3上；钢丝绳1置于所述激励线圈导线3产生的交变磁场中，其表面和近表面会感生出沿钢丝绳螺旋扭转方向分布的涡流。

所述激励线圈导线3由三部分组成，在圆柱线圈骨架2横截面上等间距分布，其中相邻的两部分激励线圈导线3在圆柱线圈骨架2外侧连接，实际只有一束激励线圈导线。

所述激励线圈导线3呈螺旋线型缠绕在圆柱线圈骨架2上，螺旋线的升角为180°。

所述差动涡流检测单元6总数为9个，分布于圆柱线圈骨架2内侧的三个等间距高度上，每个高度间隔120度放置一个差动涡流检测单元6，对应的，所述椭圆形线圈骨架4和检出线圈5的数量为18个。

所述针对钢丝绳断丝缺陷检测的s型阵列涡流探头进行缺陷检测的方法，首先，向激励线圈导线3中通入稳态的正弦激励电流，周围产生交变磁场，置于该交变磁场中的钢丝绳1中将感生出交变涡流场，交变的涡流又会感生出次生磁场，断丝缺陷的存在会影响次生磁场，导致检出线圈5的检出信号发生相应变化；

其次，在激励过程中，附在激励线圈导线3上的每组差动涡流检测单元6的两个检出线圈5均产生检出信号，差动涡流检测单元6中的两个相邻检出线圈5信号相减，即获得差动涡流检测单元6检出信号即紧密排布的两个椭圆形线圈骨架4相切处的检出信号，通过分析差动涡流检测单元6检出信号即获得关于断丝缺陷的位置；能够有效降低探头提离距离和倾斜角度改变的干扰。

最后，圆柱线圈骨架2能够在钢丝绳1上沿轴向移动进行轴向扫描，与此同时附在激励线圈导线3上的差动涡流检测单元6也会在钢丝绳1轴向保持同步运动；多个阵列的差动涡流检测单元6实时捕捉当前轴向位置的检出信号，提取每个差动涡流检测单元6检出信号与无缺陷钢丝绳检出信号进行比较，即可判断缺陷的具体位置。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

螺旋状缠绕在圆柱线圈骨架2上的激励线圈导线3可以感生出沿钢丝绳螺旋扭转方向的涡流，检测效率高并且检测速度快。差动涡流检测单元6最终的检出信号由相邻的两个椭圆形线圈骨架4上的检出线圈5信号相减得到，可有效降低探头提离距离和倾斜角度改变的干扰。通过分析多个不同位置的阵列差动涡流检测单元6的检出信号，可推算出缺陷的轴向与环向位置。

附图说明

图1为本发明探头服役中与钢丝绳的位置示意图。

图2为本发明探头的结构示意图。

图3为本发明激励探头装置的结构示意图。

图4为本发明检出探头装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，为本发明探头服役中与钢丝绳的位置示意图，本实施例一种针对钢丝绳断丝缺陷检测的s型阵列涡流探头，该探头为阵列涡流探头，套在钢丝绳1外部，沿钢丝绳轴向进行移动，通过非接触式的方式对钢丝绳1中的断丝缺陷进行检测。

如图2所示，为本发明探头的结构示意图，所述s型阵列涡流探头包括激励线圈部分和检出线圈部分；激励线圈部分由由圆柱线圈骨架2以及螺旋状缠绕在圆柱线圈骨架2内侧的三部分间隔120度分布的激励线圈导线3组成；检出探头装置由多个沿着螺旋线方向阵列的椭圆形线圈骨架4和缠绕在椭圆形线圈骨架4上的检出线圈5组成，椭圆形线圈骨架4两两紧密排布，紧密排布的两个椭圆形线圈骨架4及其上缠绕的检出线圈5组成一个差动涡流检测单元6，差动涡流检测单元6中的两个相邻椭圆形检出线圈5信号相减，即可获得紧密排布的两个椭圆形线圈骨架4相切处的差动涡流检测单元6检出信号；所述检出探头装置的差动涡流检测单元6沿螺旋线附在激励线圈导线3上。

如图3所示，为本发明激励探头装置的结构示意图，所述激励线圈导线3由三部分组成，在圆柱线圈骨架2横截面上等间距分布，其中相邻的两部分激励线圈导线3在圆柱线圈骨架2外侧连接，实际只有一束激励线圈导线。

如图4所示，为本发明检出探头装置的结构示意图，所述检出探头装置由多个沿着螺旋线方向阵列的椭圆形线圈骨架4和缠绕在椭圆形线圈骨架上的检出线圈5组成，椭圆形线圈骨架4两两紧密排布，紧密排布的两个椭圆形线圈骨架4及其上缠绕的检出线圈5组成一个差动涡流检测单元6，差动涡流检测单元6中的两个相邻检出线圈5信号相减，即可获得相切处的差动涡流检测单元6检出信号。所述差动涡流检测单元6总数为9个，分布于圆柱线圈骨架2内侧的三个等间距高度上，每个高度间隔120度放置一个差动涡流检测单元6。

本发明的工作原理为：本发明是为了实现钢丝绳1断丝缺陷的检测评估。

首先，向激励线圈导线3中通入稳态的正弦激励电流，周围产生交变磁场，置于该交变磁场中的钢丝绳1中将感生出交变涡流场，交变的涡流又会感生出次生磁场，断丝缺陷的存在会影响次生磁场，导致检出线圈5的检出信号发生相应变化；

其次，在激励过程中，附在激励线圈导线3上的每组差动涡流检测单元6的两个检出线圈5均产生检出信号，差动涡流检测单元6中的两个相邻椭圆形检出线圈5信号相减，即可获得紧密排布的两个椭圆形线圈骨架4相切处的差动涡流检测单元6检出信号，通过分析差动涡流检测单元6检出信号即获得关于断丝缺陷的位置；该方法可有效降低探头提离距离和倾斜角度改变的干扰。

最后，圆柱线圈骨架2能够在钢丝绳1上沿轴向移动进行轴向扫描，与此同时附在激励线圈导线3上的差动涡流检测单元6也会在钢丝绳1轴向保持同步运动；多个阵列的差动涡流检测单元6实时捕捉当前轴向位置的检出信号，提取每个差动涡流检测单元6检出信号与无缺陷钢丝绳检出信号进行比较，即可判断缺陷的具体位置。