专利名称：管道用脉冲涡流探头的制作方法
技术领域：
本发明属于电磁无损检测装置，特别涉及一种用于管道壁厚减薄的检测装置。
背景技术：
管道广泛应用于石化、电力等行业，由腐蚀或侵蚀引起的壁厚减薄对其可靠性和安全性构成了严重威胁，需定期检测，并根据检测所得的壁厚减薄量来采取相应的措施，以保证管道安全和可靠地运行。脉冲涡流检测技术以其速度快、安全性好、成本低等优点近年来成为检测管道壁厚减薄的首选技术之一。脉冲涡流检测技术将方波电流加载到激励线圈上，产生的一次磁场作用于试件的被测区域，当电流发生跃变时，一次磁场也随之跃变，根据电磁感应定律，被测区域中将感应出瞬变涡流，其衰减速度与被测区域的壁厚有关，由于直接检测试件中的涡流难度很大， 一般通过检测由涡流产生的二次磁场来计算被测区域的壁厚，从而实现对试件壁厚减薄的定量检测。将激励线圈和用于检测二次磁场的元件封装在一起，便形成了脉冲涡流探头。现有脉冲涡流探头的典型结构如图3所示，主要由激励线圈12和接收线圈10组成，其中激励线圈12用于产生一次磁�。邮障呷�10将二次磁场的变化率转化为电压信号，对该信号进行分析，就能得到被测区域的壁厚。探头因激励线圈12和接收线圈10的参数不同，其能检测的壁厚范围也各不相同。检测时，需根据试件的壁厚范围选取合适的探头放置在被测区域上，然后在激励线圈12中加载方波电流，通过分析接收线圈10上的电压信号得到被测区域的壁厚。这种探头适合检测平板试件，但不适用于对管道8壁厚的检测。因为管道8外壁为圆柱面，相比平板试件在检测过程中探头易产生摇晃，由此产生的干扰信号不容忽视。当激励线圈12和接收线圈10相对于管道8偏心，即探头相对于管道8偏心时，由于被测区域中感应涡流的分布发生了改变，信号也会随之发生改变。此外，激励线圈12、接收线圈10和管道8外壁之间的距离的变化，即探头提离的变化，也会对信号产生影响。图4为用现有脉冲涡流探头对管道8同一区域检测三次得到的信号波形，从图4可知，由于受到偏心和摇晃的影响，三次检测的信号之间波动很大。中国专利ZL200910061369. 2公开了一种对具有导磁材料保护层的构件腐蚀检测方法及装置，提高了对带导磁材料保护层的构件腐蚀检测灵敏度，但该方法及装置无法避免检测管道时的信号波动。中国专利ZL200810047686. 4公布了一种方法，主要是从信号处理角度提高信号信噪比，然而，该方法无法克服因探头摇晃和相对于管道偏心而引起的信号波动。
发明内容
针对现有脉冲涡流探头的缺点，本发明提供了一种管道用脉冲涡流探头，目的在于克服偏心和摇晃引起的信号波动。实现本发明目的的技术方案具体如下一种管道用脉冲涡流探头，包括
底座，其呈上端开口下端封闭的筒体，其开口端上设置有端盖，该底座同轴设置在一呈筒形的外壳的底部；导向柱，其设置在端盖上，该导向柱上套接有弹簧，该弹簧一端抵接在端盖上，另一端与外壳上端内壁面抵接，使所述底座抵在外壳底部；激励线圈和接收线圈，其内外相套同轴地设置在底座内的底部，且该接收线圈的内径大于激励线圈的外径；检测时，所述外壳底部置于所述管道外壁上，使所述底座与管道外壁接触，通过所述激励线圈产生跃变的一次磁�。贡徊馇蚋杏λ脖湮辛鞔佣未懦。⑼ü鼋邮障呷邮眨莞媒邮盏男藕偶纯刹獾帽徊馇虻谋诤�。作为进一步优选地，所述外壳底部端面向内凹陷，形成倒置的V型面，用于与待测管道的外壁相切接触，以使得所述外壳和管道卡接并自动对心。
作为进一步优选地，所述导向柱与所述端盖可拆卸连接。作为进一步优选地，所述外壳上设置有航插插头，所述端盖上开有穿线孔，通过该航插插头和穿线孔，实现激励线圈、接收线圈与外部的电连接。作为进一步优选地，所述外壳上部装有把手。作为进一步优选地，所述底座、端盖以及导向柱与外壳之间采用间隙配合，在弹簧的作用下，其可在外壳内部轴向移动，以适应不同管径的管道。作为进一步优选地，底座筒体外壁开设有限位槽，多个限位螺钉穿过外壳壁面后伸入限位槽中，用于限定底座等的位置，防止底座、端盖和导向柱在外壳内轴向移动时从外壳中脱落。作为进一步优选地，所述激励线圈和接收线圈均绕制为环形，采用导电不导磁的材料制成。作为进一步优选地，所述把手、外壳、底座、端盖及导向柱均用绝缘材料制成。本发明的技术效果体现在本发明通过V型面实现探头与管道的自动对心，方便快捷，能有效提高检测效率，克服了现有脉冲涡流探头在检测过程中因偏心和摇晃而引起的信号波动。此外，在弹簧的作用下，激励线圈和接收线圈可随底座在外壳内部轴向移动，使其与管道外壁的距离在检测时保持不变，防止了因探头提离的变化对信号产生影响。
图I为本发明实施例的管道用脉冲涡流探头在检测管道时的径向剖视图；图2为本发明实施例的管道用脉冲涡流探头在检测管道时的轴向剖视图；图3为现有脉冲涡流探头在检测管道时的径向剖视图；图4为现有脉冲涡流探头在检测管道某点3次时的波形图；图5为本发明实施例的管道用脉冲涡流探头在检测管道某点3次时的波形图。
具体实施例方式下面将结合附图来详细说明本发明的优选实施例，下述实例仅是说明性的，并不构成对本发明的限定。图I和图2为本实施例的管道用脉冲涡流探头在检测管道壁厚时的剖视图。如图I和图2所示，本实施例的管道用脉冲涡流探头包括激励线圈12、接收线圈10、底座11、端盖13、导向柱2、弹簧I、外壳15、螺钉3、螺钉4、限位螺钉5、航插插座16和把手17。底座11呈上端开口下端封闭的筒形，激励线圈12和接收线圈10容置在底座11内。激励线圈12和接收线圈10均绕制为环形，接收线圈10的内径大于激励线圈12的外径，激励线圈12和接收线圈10固定在底座11底部上，且两线圈与底座11同轴。两线圈材料优选采用漆包铜线。底座11上端通过端盖13封闭，本实施例中端盖13通过周向均布的四个螺钉4固定在底座11上端，也可以采用其他连接方式连接固定。端盖13上表面固定设置有柱状的导向柱2，本实施例中导向柱2通过周向均布的四个螺钉3固定在端盖13上，实现可拆卸连接，也可以采用其他可拆卸的连接方式连接固
定。 导向柱2上套装有弹簧I。上述底座11、端盖13和导向柱2整体容置在外壳15内，弹簧I 一端抵接在导向柱2的下端端面，另一端抵接在外壳15上端内壁上。外壳15底部端面呈向内凹陷，形成倒置的V型面9，该V型面9与管道8外壁相切，该V型面9卡住管道8外壁并使得底座11与管道8外壁接触，从而可实现稳定不偏心的检测。底座11筒体外壁开设有限位槽6，多个限位螺钉5穿过外壳15壁面后伸入限位槽6中，用于限定底座11等的位置，防止底座11、端盖13和导向柱2在外壳15内轴向移动时从外壳15中脱落。外壳15上部设置有航插插头16，端盖13上开有穿线孔14，通过该航插插头16和穿线孔14,实现激励线圈12、接收线圈10与外部的电连接。为便于操作，在外壳15上部装有把手17。检测时，将方波电流加载到激励线圈12上，产生的一次磁场作用于管道的被测区域，当电流发生跃变时，一次磁场也随之跃变，根据电磁感应定律，被测区域中将感应出瞬变涡流，其衰减速度与被测区域的平均厚度有关，由于直接检测试件中的涡流难度很大，一般通过检测由涡流产生的二次磁场来计算被测区域的壁厚，从而实现对管道壁厚减薄的定量检测。本实施例用接收线圈10将由涡流产生并随其衰减而变化的二次磁场转化为电压信号，对该信号进行分析，就能得到被测区域的壁厚。不同参数的激励线圈12和接收线圈10，其能检测的壁厚范围也各不相同。本实施例中的端盖13和导向柱2之间采用螺钉3实现可拆卸地连接，便于激励线圈12、接收线圈10、底座11和端盖13的整体更换，扩大了探头的检测范围。导向柱2—端采用管状结构能有效减轻探头重量，使其携带和操作轻便。本实施例中，把手17、外壳15、底座11、端盖13、螺钉3、螺钉4、限位螺钉5及导向柱2均用绝缘材料制成，不会产生涡流，因而不会对信号产生影响。底座11、端盖13以及导向柱2与外壳15之间采用的是间隙配合，在弹簧I的作用下，底座11、端盖13以及导向柱2可在外壳15内部轴向移动，螺钉3、螺钉4、限位螺钉5以及限位槽6的周向分布特性使底座11、端盖13、导向柱2以及外壳15同轴，防止轴向移动的过程中卡死，保证底座11下表面始终与管道8外壁相切接触，使激励线圈12和接收线圈10与管道8外壁的距离在检测时保持不变，防止了因探头提离的变化对信号产生影响。外壳15下部加工有V型面9，该V型面9与管道8外壁相切，一方面，消除了因摇晃而引起的干扰信号；另一方面，实现了外壳15和管道8的自动对心，由于激励线圈12、接收线圈10和底座11同轴，而底座11又和外壳15同轴，因此实现了激励线圈12、接收线圈10和管道8的自动对心，从而减小了信号波动。该对心过程方便快捷，能有效提高检测效率。V型面9下方加工的端面7可避免探头在放置的过程中其外壳15底部遭到破坏。用本实施例的管道用脉冲涡流探头对管道8的同一区域检测三次，其信号波形如图5所示。从图5可知，由于本实施例的管道用脉冲涡流探头不 易发生偏心和摇晃，三次检测的信号之间波动很小。
权利要求
1.一种管道用脉冲涡流探头，包括 底座(11)，其呈上端开口下端封闭的筒体，其开口端上设置有端盖(13)，该底座(11)同轴设置在一呈筒形的外壳(15)的底部； 导向柱(2)，其设置在所述端盖(13)上，该导向柱(2)上套接有弹簧(1)，该弹簧(I) 一端抵接在端盖(13)上，另一端与所述外壳(15)上端内壁面抵接，使所述底座(11)抵在外壳(15)底部； 激励线圈(12)和接收线圈(10)，其内外 相套同轴地设置在底座(11)内的底部，且该接收线圈(10)的内径大于激励线圈(12)的外径； 检测时，所述外壳(15)底部置于所述管道(8)外壁上，使所述底座(11)与管道(8)外壁接触，通过所述激励线圈(12)产生跃变的一次磁�。贡徊馇蚋杏λ脖湮辛鞔佣未懦。⑼ü鼋邮障呷�(10)接收，根据该接收的信号即可测得被测区域的壁厚。
2.根据权利要求I所述的一种管道用脉冲涡流探头，其特征在于，所述外壳(15)底部端面向内凹陷，形成倒置的V型面，用于与待测管道(8)的外壁相切接触，以使得所述外壳(15)和管道(8)卡接并自动对心。
3.根据权利要求I或2所述的一种管道用脉冲涡流探头，其特征在于，所述导向柱(2)与所述端盖(13 )可拆卸连接。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种管道用脉冲涡流探头，其特征在于，所述外壳(15)上设置有航插插头(16)，所述端盖(13)上开有穿线孔(14)，通过该航插插头(16)和穿线孔(14)，实现激励线圈(12)、接收线圈(10)与外部的电连接。
5.根据权利要求1-4之一所述的一种管道用脉冲涡流探头，其特征在于，所述外壳(15)上部装有把手(17)。
6.根据权利要求1-5之一所述的一种管道用脉冲涡流探头，其特征在于，所述底座(11)、端盖(13)和导向柱(2)与外壳(15)之间为间隙配合，在弹簧(I)的作用下，它们可在外壳(15)内部轴向移动，以适应不同管径的管道(8)。
7.根据权利要求1-6之一所述的一种管道用脉冲涡流探头，其特征在于，所述底座(11)筒体外壁开设有限位槽(6)，多个限位螺钉(5)穿过外壳壁面后伸入该限位槽(6)中，用于限定底座(U)、端盖(13)以及导向柱(2)的位置，防止它们在外壳(15)内轴向移动时从其中脱落。
8.根据权利要求1-7之一所述的一种管道用脉冲涡流探头，其特征在于，所述激励线圈(12)和接收线圈(10)均绕制为环形。
9.根据权利要求1-8之一所述的一种管道用脉冲涡流探头，其特征在于，所述把手(17)、外壳(15)、底座(11)、端盖(13)及导向柱(2)均用非导磁材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种管道用脉冲涡流探头，包括底座，其呈上端开口下端封闭的筒体，开口端上设置有端盖，底座同轴设置在外壳的底部；导向柱，设置在端盖上，导向柱上套接有弹簧，弹簧一端抵接在端盖上，另一端与外壳上端抵接；激励线圈和接收线圈，其内外相套同轴地设置在底座内的底部，且接收线圈的内径大于激励线圈的外径；检测时，外壳底部置于管道外壁上，底座与管道外壁接触，激励线圈产生跃变的一次磁�。贡徊馇蚋杏λ脖湮辛鞔佣未懦。⑼ü邮障呷邮眨纯刹獾帽徊馇虻谋诤�。本发明可实现检测过程中探头与管道的自动对心，能有效提高检测效率，克服现有脉冲涡流探头在检测过程中因偏心和摇晃而引起的信号波动。
文档编号G01B7/06GK102967256SQ20121047256
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者武新军, 李建, 张卿 申请人:华中科技大学
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