磁敏传感器阵列的支持机构及钢管纵向缺陷漏磁检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种应用于漏磁检测装置的结构及使用该结构的装置，尤其涉及的是一种应用于磁敏传感器阵列的支持结构及使用该结构的钢管纵向漏磁检测装置。

背景技术：

直径为30-508mm范围的钢管，对其纵向缺陷的旋转漏磁检测装置的磁敏传感器阵列的支持机构，始终是关系到检测结果的可靠性和稳定性的关键技术。更具体地说，要实现对石油钻杆、采油管、油井套管，高压锅炉管和其它各种钢管的纵向缺陷进行旋转的漏磁方法检测，其传感器阵列支撑机构的结构和支撑方法，对检测的结果至关重要，一直是国、内外同行的研究重点之一。

本实用新型人在专著“钢管漏磁检测技术与系统”(机械工业出版社2009年2月)之第三章，研究了磁化系统对缺陷漏磁场影响，得出的结论是：一对对称分布在钢管两侧的磁化极靴，将直流稳恒磁场的作用施加到钢管上，在与磁化极靴正交位置的钢管外表面上，缺陷漏磁场最强、最易于检测；缺陷漏磁场的正交分量在与钢管表面相切的磁敏传感器内感应的信号噪声比最高。

目前，国际上美国的oem公司、tubscope公司和德国的forster公司的同类钢管漏磁检测系统内磁敏传感器阵列支持机构采用摆锤的离心力驱动磁敏传感器阵列贴合在钢管表面上，但是，摆锤的支持轴的位置导致在检测不同直径钢管时，磁敏传感器阵列不能总是处于与磁化极靴正交的位置；磁敏传感器阵列也不能总与钢管表面相切。同时摆锤的离心力与旋转速度存在正比关系，快速旋转检测时，磁敏传感器阵列检测面对钢管面的压力太大，磨损严重；低速旋转检测时，传感器常常不能与钢管面贴合；还有，两组结构复杂的摆锤的支持机构，调整和维护都是非常困难的。

国内，本申请人在实用新型专利“不更换探头的大口径钢管无盲区检测方法和装置”(zl200410014046.5)中曾经公布的一种检测方法和装置中，是依靠弹簧将磁敏传感器阵列框架压迫到钢管表面，它也存在检测不同直径钢管时，磁敏传感器阵列不能总是处于与磁化极靴正交的位置；磁敏传感器阵列也不能与钢管表面相切等诸多问题。

另外，如图3所示，为现有技术使用的一种钢管纵向缺陷漏磁检测装置的磁敏传感器阵列的支持机构：框架23是依靠中心轴25和弹簧9将磁敏传感器阵列500'压迫到钢管600'表面。但是，当检测不同直径钢管时，由于中心轴25的位置固定和固定长度框架23的作用，使的磁敏传感器阵列500'很难处于与磁化极靴300'正交的位置a-b；磁敏传感器阵列500'的检测面也不能总是与钢管600'表面相切，导致缺陷漏磁场很难被可靠检测，得到的缺陷信号噪声比差，易漏检。

可知已有的“zdjc系列钢管漏磁检测系统”所附带的磁敏传感器阵列的支持机构，由于上述原因，经常出现钢管上的纵向缺陷漏检问题；同时更换检测规格困难、调整繁琐、磨损严重；主要技术指标难满足国际标准iso-10893-3-2011(用于纵向和/或横向缺陷探测的无缝和焊接铁磁性钢管(埋弧焊除外)自动全周边磁漏检测)要求，检测灵敏度难满足n5级别，周向检测灵敏度差也难满足≤3db要求,信号-噪声比难满足8db等要求。

经调研，美国tubscope等外国公司生产系列钢管漏磁检测系统，也同样存在上述严重问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于：如何使磁敏传感器阵列的中心线能够总是处于与磁化极靴正交的位置。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：本实用新型公开一种磁敏传感器阵列的支持机构，应用于钢管纵向缺陷漏磁检测装置上，所述支持机构包括支撑臂、张合臂、移动套筒、固定套筒、调节螺杆、导向机构；所述张合臂的一端能够旋转的连接在支撑臂的一端，所述张合臂的中部固定磁敏传感器阵列，移动套筒通过导向机构能够滑动的套接在固定套筒内部，固定套筒的一端固定在漏磁检测装置上，所述移动套筒内部设有内螺纹，调节螺杆的一端设有外螺纹，所述调节螺杆穿过旋转圆环后与移动套筒的内螺纹处连接，磁敏传感器阵列的一端与钢管相切，所述调节螺杆、固定套筒、活动套筒、磁敏传感器阵列的中心线与钢管纵向缺陷漏磁检测装置上的磁化极靴的正交位置始终重合。

本实用新型通过旋转调节螺杆，在螺纹连接的作用下，移动套筒能够实现旋转和水平方向移动，再通过导向机构的限位，使得移动套筒仅实现水平方向的来回移动，进而调节磁敏传感器阵列在水平方向的移动，使得磁敏传感器阵列始终与钢管的水平线始终重合。

优选的，所述导向机构包括能够相互滑动的导向键和导向槽，导向键部分内嵌于移动套筒上，导向槽为设置在固定套筒内表面的凹槽，导向槽平行于固定套筒，导向键卡入导向槽内。

优选的，所述支持机构还包括万向节、弹簧组件；所述张合臂的另一端固定安装万向节的一端，所述万向节的另一端连接弹簧组件，弹簧组件连接在移动套筒的一端。

优选的，所述弹簧组件包括弹簧座、弹簧架、弹簧推杆、弹簧，所述弹簧置于弹簧座内部，弹簧架的一端固定在弹簧座的一端，弹簧架的另一端固定在移动套筒上，所述弹簧推杆的一端连接弹簧，另一端连接万向节。

优选的，所述支撑臂上设有第一制动面，第一制动面为垂直面，所述张合臂上设有第二制动面，第二制动面包括垂直面和倾斜面，第一制动面与第二制动面重合，当第一制动面与第二制动面的垂直面处重合时，支撑臂与张合臂之间的夹角最大。

其中，弹簧始终处于被压缩的状态，弹簧具有向外的弹力，可以一直推着弹簧推杆，弹簧推杆作用于万向节，使得张合臂上的第二制动面上的垂直面与第一制动面贴合并相互制约，保证磁敏传感器阵列处于一个稳定的状态，常规情况下支撑臂与张合臂之间处于最大的张角状态，即处于检测钢管纵向缺陷最优位置；同时，支撑臂和张合臂之间的夹角可以收缩，当钢管弯曲部分到达检测位置时，磁敏传感器阵列能自动被压离钢管表面，减少磨损。

优选的，还包括磁敏传感器调节器，磁敏传感器调节器固定磁敏传感器阵列上。磁敏传感器调节器能微调磁敏传感器阵列初始位置并抵紧不松动。

优选的，所述磁敏传感器阵列与钢管相切的一端设有保护斜面。保护斜面的设置能够使得在钢管端头到来时，保护斜面受到挤压，带动磁敏传感器阵列收缩，避让避免撞坏。

优选的，还包括内固定环、外固定环，内固定环通过螺钉固定在旋转圆环的内表面，固定套筒固定在内固定环的侧面，外固定环通过螺钉固定在旋转圆环的外表面，且内固定环、外固定环设有用于调节螺杆穿过的孔；还包括限位板，限位板固定在外固定环的侧面，限位板设有用于调节螺杆穿过的孔。

本实用新型还提供一种采用磁敏传感器阵列的支持机构的钢管纵向缺陷漏磁检测装置，所述钢管纵向缺陷漏磁检测装置包括旋转圆环、磁化器、磁化极靴、支持机构、磁敏传感器阵列；钢管与旋转圆环的中心轴线重合，所述磁化器沿钢管的水平正交面对称的安装在旋转圆环的内表面上，所述磁化极靴沿钢管的水平正交面对称的安装在磁化器靠近钢管的面上，且磁化器、磁化极靴沿钢管的垂直正交面对称，所述磁敏传感器阵列能够调节的安装在支持机构的一端，支持机构的另一端固定在旋转圆环上，磁敏传感器阵列的一端与钢管相切，且磁敏传感器阵列的中心线与磁化极靴的正交位置始终重合。

本实用新型通过支持机构可调节的方式，当检测不同外径的钢管时，只要调整支持机构，就可带动磁敏传感器阵列直线方向移动，保证磁敏传感器阵列与钢管始终相切的同时，磁敏传感器阵列的中心线与磁化极靴正交位置始终重合，处于检测钢管纵向缺陷最优位置；明显提高了纵向缺陷漏磁检测装置的主要技术指标，满足和超过国际标准iso-10893-3-2011要求，能实现钢管纵向缺陷漏磁检测装置常年累月稳定可靠检测运行。

优选的，所述支持机构、磁敏传感器阵列为两个，对称的安装在钢管的垂直正交面的两侧。设置两个磁敏传感器阵列以实现两个检测点，两个检测点增加检测的速度一倍。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

(1)本实用新型通过旋转调节螺杆，在螺纹连接的作用下，移动套筒能够实现旋转和水平方向移动，再通过导向机构的限位，使得移动套筒仅实现水平方向的来回移动，进而调节磁敏传感器阵列在水平或垂直方向的直线移动，使得磁敏传感器阵列始终与钢管纵向缺陷漏磁检测装置上的磁化极靴正交位置始终重合，即：一对磁化极靴与磁敏传感器阵列的中心线的夹角始终为90°，且结构操作简单、可靠。

(2)本实用新型中弹簧始终处于被压缩的状态，弹簧具有向外的弹力，可以一直推着弹簧推杆，弹簧推杆作用于万向节，使得张合臂上的第二制动面上的垂直面与第一制动面贴合并相互制约，保证磁敏传感器阵列处于一个稳定的状态，常规情况下支撑臂与张合臂之间处于最大的张角状态，即处于检测钢管纵向缺陷最优位置；同时，支撑臂和张合臂之间的夹角可以收缩，当钢管弯曲部分到达检测位置时，磁敏传感器阵列能自动被压离钢管表面，减少磨损；

(3)保护斜面的设置能够使得在钢管端头到来时，保护斜面受到挤压，带动磁敏传感器阵列收缩、避让，避免磁敏传感器阵列被撞坏。

(4)本实用新型通过支持机构可调节的方式，当检测不同外径的钢管时，只要调整支持机构，就可带动磁敏传感器阵列水平方向移动，保证磁敏传感器阵列与钢管始终相切的同时，磁敏传感器阵列的中心线与钢管的水平正交线始终重合，处于检测钢管纵向缺陷最优位置；使用本实用新型的纵向缺陷漏磁检测装置的磁敏传感器阵列的支持机构，明显提高了纵向缺陷漏磁检测装置的主要技术指标，满足和超过国际标准iso-10893-3-2011(用于纵向和/或横向缺陷探测的无缝和焊接铁磁性钢管(埋弧焊除外)自动全周边磁漏检测)要求，检测灵敏度满足n5或更高级别，周向检测灵敏度差满足≤3db,信号-噪声比达到和超过10db，能实现钢管纵向缺陷漏磁检测装置常年累月稳定可靠检测运行；

(5)设置两个磁敏传感器阵列以实现两个检测点，两个检测点增加检测的精确度和准确度、并能将检测速度提高一倍；

附图说明

图1是本实用新型实施例一种磁敏传感器阵列的支持机构的结构示意图；

图2是采用该支持机构的漏磁检测装置的结构示意图。

图3是现有技术中的检测装置。

图中标号：旋转圆环100、磁化器200、磁化极靴300、支持机构400、支撑臂401、张合臂402、移动套筒403、固定套筒404、调节螺杆405、导向键406、导向槽407、万向节408、弹簧座409、弹簧架410、弹簧推杆411、弹簧412、磁敏传感器调节器413、内固定环414、外固定环415、限位板416、磁敏传感器阵列500、保护斜面501、钢管600。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一：

如图1所示，一种磁敏传感器阵列的支持机构，应用于钢管纵向缺陷漏磁检测装置上，所述支持机构400包括支撑臂401、张合臂402、移动套筒403、固定套筒404、调节螺杆405、导向键406、导向槽407、万向节408、弹簧座409、弹簧架410、弹簧推杆411、弹簧412、磁敏传感器调节器413；

支撑臂401为倾斜结构，如图1中所示，支撑臂401的左下端与移动套筒403的右端连接，右上端与张合臂402通过轴连接，支撑臂401的右上端设有第一制动面4011，第一制动面4011为垂直面，与钢管600的正交垂直面平行。

所述张合臂402为弯折件，其左上端能够旋转的连接在支撑臂401的上端，所述张合臂402的中部固定连接磁敏传感器阵列500，底端固定连接万向节408，其中固定方式可以为螺纹连接、焊接等固定连接方式，所述张合臂402上设有第二制动面4021，第二制动面4021包括垂直面和倾斜面，第一制动面4011与第二制动面4021始终能够重合，当第一制动面4011与第二制动面4021的垂直面处重合时，支撑臂401与张合臂402之间的夹角最大，当第一制动面4011与第二制动面4021的倾斜面处重合时，支撑臂401与张合臂402之间的夹角变小。

移动套筒403为一端开口、一端封闭的空心圆柱体结构，其右端为封闭结构，与支撑臂401的左端固定连接，实现移动套筒403与支撑臂401的同步移动，移动套筒403的左端为开口端，且开口端的开口处延伸至内部设有一段内螺纹，内螺纹并非设置在整个内腔中，内螺纹结束端还设有一段光滑段，且光滑段的直径大于内螺纹段。

固定套筒404固定在旋转圆环100上，固定套筒404的内部为贯穿的圆柱体结构，其内部通孔的直径略大于移动套筒403的外径，留有滑动的间隙。

调节螺杆405的右端带有外螺纹，外螺纹与移动套筒403的内螺纹能够螺纹连接，调节螺杆405由旋转圆环100的外部穿过伸出旋转圆环100后进入固定套筒404，最后与移动套筒403内部的内螺纹连接，并超过内螺纹段，终止于光滑段。

导向键406与导向槽407能够相互滑动，其中，导向键406部分内嵌于移动套筒403上，为固定连接，部分能够在导向槽407内滑动，导向槽407为设置在固定套筒404内表面的凹槽，导向槽407平行于固定套筒404，导向键406卡入导向槽407内。

本实施例通过旋转调节螺杆405，在螺纹连接的作用下，移动套筒403能够实现旋转和水平方向的左右移动，再通过导向键406与导向槽407的限位，使得移动套筒403仅实现水平方向的来回移动，进而调节磁敏传感器阵列500在水平方向的移动，使得磁敏传感器阵列500始终与钢管600的水平正交线始终重合，所述调节螺杆405、固定套筒404、移动套筒403与磁敏传感器阵列500与钢管600的水平正交线(a-b)重合；

需要说明的是：保证磁敏传感器阵列500的中心线始终与磁化极靴300的正交位置重合，即：一对磁化极靴与磁敏传感器阵列的中心线的夹角始终为90°，图1中与一对磁化极靴300的正交位置为钢管600的水平正交线位置。

本实施例中通过螺纹的旋转运动和限位机构的限位实现水平方向上的往复运动，调节范围大、适应性强，能够自锁，稳定性高。

本实施例中，万向节408为横向设置，其一端固定在张合臂402的底端，另一端固定连接弹簧推杆411，万向节408的使用，主要为适应动力传递和适应转向，并允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化。

本实施例中的弹簧座409为内部为容腔的空心圆柱体结构，左端为封闭端，右端为开口端，弹簧412可由开口端置入弹簧座409内，弹簧座409的主要作用是为了容纳弹簧412，以及与支撑臂401构成联动，因此，弹簧座409的结构不限于本实施例中的结构，还可以为其他结构，如容腔处为多个立杆平行设置构成等结构。

弹簧架410为板式结构，其上端与移动套筒403固定，下端与弹簧座409固定，其固定方式可以为焊接、螺钉连接等，当然，弹簧架410还可以为其他能够实现固定连接的结构，如连接杆等。

弹簧推杆411为圆柱杆，其右端与万向节408固定连接，左端与弹簧412固定连接。

其中，弹簧412始终处于被压缩的状态，弹簧412具有向外的弹力，可以一直推着弹簧推杆411，弹簧推杆411作用于万向节408，使得张合臂402上的第二制动面4021上的垂直面与第一制动面4011贴合并相互制约，保证磁敏传感器阵列500处于一个稳定的状态，常规情况下，支撑臂401与张合臂402之间处于最大的张角状态，即处于检测钢管600纵向缺陷最优位置；

同时，支撑臂401和张合臂402之间的夹角又是可以收缩的，当钢管600弯曲部分或者端头到达检测位置时，会向左挤压，此时，张合臂402上的第二制动面4021上的倾斜面与第一制动面4011贴合，支撑臂401和张合臂402之间的夹角变小，磁敏传感器阵列500能自动被压离钢管600表面，减少磨损。

本实施例中，一种磁敏传感器阵列的支持机构还包括磁敏传感器调节器413，磁敏传感器调节器413固定磁敏传感器阵列500的左端。具体的，磁敏传感器调节器413为螺丝，通过旋转螺丝磁敏传感器调节器413能微调磁敏传感器阵列500初始位置并抵紧不松动。

本实施例一的工作过程：

如图1-2所示，钢管600处于旋转圆环100中心轴线处，微调磁敏传感器阵列500抵在钢管600左右两侧，对称分布在钢管600上下的磁化极靴300，将直流稳恒磁场的作用施加到钢管600上，在与磁化极靴300正交位置的钢管600外表面上，微调磁敏传感器阵列500对缺陷进行检测，此时张合臂402上的第二制动面4021上的垂直面与第一制动面4011贴合并相互制约，支撑臂401和张合臂402之间的夹角处于最大的状态；

当需要检测不同直径的钢管600时，旋转调节螺杆405，在螺纹连接和导向键406与导向槽407的限位的共同作用下，移动套筒403水平方向的左右移动，这个过程中，磁敏传感器阵列500始终与钢管600的水平中心线始终重合；

当钢管600弯曲部分或者端头到达检测位置时，钢管600会向左挤压磁敏传感器阵列500，进而挤压弹簧412，张合臂402也会绕轴进行旋转，使得张合臂402上的第二制动面4021上的倾斜面与第一制动面4011贴合，支撑臂401和张合臂402之间的夹角变小，磁敏传感器阵列500能自动被压离钢管600表面，减少磨损。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：

如图1所示，所述磁敏传感器阵列500与钢管600相切的一端设有保护斜面501。保护斜面501的设置能够使得在钢管600端头到来时，保护斜面501受到挤压，带动磁敏传感器阵列500收缩、避让，避免磁敏传感器阵列500被撞坏，此处保护斜面501可以是粘接在磁敏传感器阵列500端部的保护材料。

本实施例二的工作过程：

与实施例一的工作过程相同，不同的是，因保护斜面501的设置，当钢管600弯曲部分或者端头到达检测位置时，钢管600会保护斜面501，避免挤压磁敏传感器阵列500，保护磁敏传感器阵列500被撞坏、损坏。

实施例三：

本实施例与实施例二的区别在于：

如图1所示，在实施例二的基础上，一种磁敏传感器阵列的支持机构还包括内固定环414、外固定环415，内固定环414通过螺钉固定在旋转圆环100的内表面，固定套筒404固定在内固定环414的右侧面，外固定环415通过螺钉固定在旋转圆环100的外表面，且内固定环414、外固定环415设有用于调节螺杆405穿过的孔；还包括限位板416，限位板416固定在外固定环415的左侧面，限位板416设有用于调节螺杆405穿过的孔。

内固定环414为实现固定套筒404与旋转圆弧100的转接件，外固定环415为实现限位板与旋转圆弧100的转接件。

其中，限位板416中用于穿过调节螺杆405的孔，仅限于能够刚好穿过，其直径等于或略略大于调节螺杆405的直径，使得限位板416能够对调节螺杆405进行限位，保证调节螺杆405中心线与线a-b(a-b即为钢管600的正交水平线)重合，且只能原位旋转，不能径向移动。

因旋转圆环100的内外表面为圆弧，因此，内固定环414的左侧面为圆弧面与旋转圆弧100的内侧面贴合，左侧面为平面，外固定环415的右侧面为圆弧面与旋转圆弧100的外侧面贴合，左侧面为平面，除此之外，不限制内固定环414、外固定环415的具体形状。

调节螺杆405依次穿过限位板416、外固定环415、旋转圆环100、内固定环414后进入固定套筒404，进而与移动套筒403螺纹连接。

本实施例三的工作过程与实施二相同。

如图2所示，结合图1，本实用新型还提供一种采用磁敏传感器阵列的支持机构的漏磁检测装置，所述漏磁检测装置包括旋转圆环100、磁化器200、磁化极靴300、支持机构400、磁敏传感器阵列500；钢管600与旋转圆环100的中心轴线重合，所述磁化器200沿钢管600的水平正交面(a-b)对称的安装在旋转圆环100的内表面上，所述磁化极靴300沿钢管600的水平正交面对称的安装在磁化器200靠近钢管600的面上，且磁化器200、磁化极靴300沿钢管600的垂直正交面对称；磁敏传感器阵列500始终与磁化极靴300的正交位置重合。

如图2所示，图中以图2中左侧的支持机构400为例进行说明，所述磁敏传感器阵列500的左端安装在支持机构400的右端，支持机构400的左端固定在旋转圆环100上，磁敏传感器阵列500的右端与钢管600相切，且磁敏传感器阵列500的中心线与钢管600的水平中心线始终重合。

其中，所述支持机构400、磁敏传感器阵列500为两个，对称的安装在钢管600的垂直正交面的两侧，设置两个磁敏传感器阵列500以实现两个检测点，一个检测点即可实现检测，但两个对称的检测点的设置能够增加检测的精确度和准确度，并能将检测速度提高一倍。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。