申请/专利权人：沈阳工业大学

申请日：2018-01-19

公开（公告）日：2024-03-01

公开（公告）号：CN107941901B

主分类号：G01N27/83

分类号：G01N27/83

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.01#授权;2024.02.20#著录事项变更;2018.05.15#实质审查的生效;2018.04.20#公开

摘要：本发明提出了一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，在一条直线上有多个磁化单元，每个磁化单元皆设有供电单元、检测存储装置、L型卡件和可变形支架；磁化单元为两端外翻的空心圆环状，L型卡件一侧连接于磁化单元的端部，另一侧连接有可变形支架，可变形支架呈拱形，可变形支架拱形两端部与检测存储装置连接固定在一起，磁化单元通过电线与供电单元连接，磁化单元之间通过可伸缩垫圈连接。本检测系统采用多级直流线圈磁化结构，可实现磁场的叠加和磁场强度的任意调节，可有效减少高速下涡流效应影响，有效提高漏磁检测速度，同时供电单元内部设置空气开关，可有效确保系统安全。

主权项：1.一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，包括供电单元、磁化单元、检测存储装置、可伸缩垫圈、L型卡件和可变形支架，其特征在于：在一条直线上有多个磁化单元，每个磁化单元皆设有供电单元、检测存储装置和L型卡件；磁化单元为两端外翻的空心圆环状，L型卡件一侧连接于磁化单元的端部，另一侧连接有可变形支架，可变形支架呈拱形，可变形支架拱形两端部与检测存储装置连接固定在一起，磁化单元通过电线与供电单元连接，磁化单元之间通过可伸缩垫圈连接；所述可伸缩垫圈为褶皱状，设有用于容纳检测存储装置和可变形支架的容纳腔；可伸缩垫圈外壁设有连通孔，连通孔将容纳腔和外界连通；所述磁化单元由磁化线圈和支撑骨架组成，磁化线圈由铜制漆包线制成，缠绕在支撑骨架上；所述磁化单元采用多个同轴排列形式，轴向间距等于磁化线圈的等效半径，多组磁化单元轴向依次排列，在每两组线圈间产生匀强磁场，且磁化线圈等效半径和线圈的内外径满足如下关系： ；其中，R表示线圈的等效半径，R1代表线圈的内半径，R2代表线圈的外半径；所述供电单元包括空气开关、调压器、整流桥、直流电流表、直流电源、散热风扇、分流器、电解电容、二极管、功率电阻、220V电源线火线和220V电源线零线；220V电源线火线连接空气开关的第一输入端，220V电源线零线连接空气开关的第二输入端；空气开关的第一输出端连接调压器的第一输入端，调压器的第一输出端连接整流桥的供电第一输入端、直流电源的供电第一输入端和直流电流表的供电第一输入端；空气开关的第二输出端连接调压器的第二输入端，调压器的第二输出端连接整流桥的供电第二输入端、直流电源的供电第二输入端和直流电流表的供电第二输入端；整流桥的正向信号输出端连接电解电容的阳极、二极管的阴极和分流器的第一输入端；整流桥的负向信号输出端连接电解电容的阴极、功率电阻的一端和磁化线圈的输出端；二极管的阳极连接功率电阻的另一端，分流器的第一输出端连接磁化线圈的输入端，磁化线圈缠绕在支撑骨架上；直流电流表的信号第一输入端连接分流器的第二输出端，直流电流表的信号第二输入端连接分流器的第三输出端；散热风扇的正电极连接直流电源正电极输出端，散热风扇的负电极连接直流电源负电极输出端，散热风扇放置在整流桥一侧。

全文数据：一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统技术领域[0001]本发明涉及漏磁检测装置，特别涉及一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统。背景技术[0002]铁磁性材料由于良好的可塑性和结构性被广泛应用于建筑、航空航天、能源和运输等领域，在其生产和应用过程中易受各种工艺和环境因素影响，导致其使用过程中健康状况逐渐恶化，潜在危险增大，严重制约铁磁性材料的安全使用和运行。[0003]漏磁检测技术作为一种高效的无损检测技术，不仅可检测众多类型的缺陷，同时还可判断缺陷的几何形态，对检测环境要求不高，具有适用性强、可在线检测、自动化程度高等优点，是目前应用最广泛的无损检测技术，同时因其良好的稳定性和抗干扰性，在很多恶劣的工业环境下也被广泛使用，适合对铁磁性材料如钢管、钢轨等材料进行长距离的在线检测。[0004]漏磁检测方法通过拾取缺陷处漏磁场信号实现对构件的无损检测，但在应用过程中，该方法必须首先对被测构件进行饱和磁化，才能对其进行有效检测，在静态或低速磁化过程中，被测构件易达到磁饱和，无需要考虑磁化建立所需的时间；在高速漏磁检测中，磁化建立时间非常短，磁化强度需要经过一定时间才能达到稳定状态，即磁感应强度的变化随外界磁场的变化具有延迟现象，这种现象对在线检测准确性影响重大，严重限制了漏磁检测法的检测速度和检测准确性。[0005]本领域的技术人员需要研发一种方便操作、性能稳定、适用环境广泛的高速漏磁检测系统，以满足工业生产和工业应用的需求。发明内容[0006]发明目的本发明主要针对高速漏磁检测过程中磁后效现象带来的漏检现象严重的问题，提出了一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，它可以实现磁场强度任意调节和磁场叠加，实现进行逐级磁化的能力，减少涡流效应影响，有效提高漏磁检测速度。[0007]技术方案一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，包括供电单元、磁化单元、检测存储装置、可伸缩垫圈、L型卡件和可变形支架，其特征在于:在一条直线上有多个磁化单元，每个磁化单元皆设有供电单元、检测存储装置和L型卡件;磁化单元为两端外翻的空心圆环状，L型卡件一侧连接于磁化单元的端部，另一侧连接有可变形支架，可变形支架呈拱形，可变形支架拱形两端部与检测存储装置连接固定在一起，磁化单元通过电线与供电单元连接，磁化单元之间通过可伸缩垫圈连接。[0008]所述L型卡件与磁化单元连接的端部设有条状的调节槽。[0009]所述磁化单元连接有底座。[0010]所述磁化单元由磁化线圈和支撑骨架组成，磁化线圈由铜制漆包线制成，缠绕在支撑骨架上。[0011]所述磁化单元采用多个同轴排列形式，轴向间距等于磁化线圈的等效半径。[0012]所述供电单元包括空气开关、调压器、整流桥、直流电流表、直流电源、散热风扇、分流器、电解电容、二极管、功率电阻、220V电源线火线和220V电源线零线；220V电源线火线连接空气开关的第一输入端，220V电源线零线连接空气开关的第二输入端；空气开关的第一输出端连接调压器的第一输入端，调压器的第一输出端连接整流桥的供电第一输入端、直流电源的供电第一输入端和直流电流表的供电第一输入端;空气开关的第二输出端连接调压器的第二输入端，调压器的第二输出端连接整流桥的供电第二输入端、直流电源的供电第二输入端和直流电流表的供电第二输入端;整流桥的正向信号输出端连接电解电容的阳极、二极管的阴极和分流器的第一输入端;整流桥的负向信号输出端连接电解电容的阴极、功率电阻的一端和磁化线圈的输出端;二极管的阳极连接功率电阻的另一端，分流器的第一输出端连接磁化线圈的输入端，磁化线圈缠绕在支撑骨架上;直流电流表的信号第一输入端连接分流器的第二输出端，直流电流表的信号第二输入端连接分流器的第三输出端;散热风扇的正电极连接直流电源正电极输出端，散热风扇的负电极连接直流电源负电极输出端，散热风扇放置在整流桥一侧。[0013]所述检测存储装置通过L型卡件和可变形支架固定在支撑骨架一侧的端部。[0014]所述可伸缩垫圈为褶皱状，设有用于容纳检测存储装置和可变形支架的容纳腔；可伸缩垫圈外壁设有连通孔，连通孔将容纳腔和外界连通。[0015]优点及效果本发明是一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，具有以下优点：1.采用直流线圈磁化形式，可以通过调节电流大小，实现磁场强度的调节；2.逐级饱和结构采用同轴排列形式，可以实现磁场叠加、有效延长磁化时间、减小涡流效应，减小磁后效现象的影响，相比于单级磁化结构，可有效提高漏磁检测速度；3.可根据实际应用环境调整磁化级数，适用范围广泛。附图说明[0016]图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的供电单元连接结构示意图；图3为本发明的磁化单元原理图；图4为本发明传感器阵列示意图；图5为本发明等效半径示意图；图6为本发明磁化单元磁场分布示意图；图7为本发明检测存储装置、可伸缩垫圈、L型卡件和可变形支架的结构示意图；图8为本发明可伸缩垫圈示意图。[0017]附图标记说明：1.供电单元、1-1.空气开关、1-2.调压器、1-3.整流桥、1-4.直流电流表、1-5.直流电源、1-6.散热风扇、1-7.分流器、C1.电解电容、D1.二极管、R1.功率电阻、L1.220V电源线火线、L2.220V电源线零线、2.磁化单元、2-1.磁化线圈、2-2.支撑骨架、3.检测存储装置、4.可伸缩垫圈、5.L型卡件、5-1.调节槽、6.可变形支架、7.底座。具体实施方式[0018]下面结合附图对本发明做出进一步说明：如图1所示，本发明提供一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，包括供电单元1、磁化单元2、检测存储装置3、可伸缩垫圈4、L型卡件5和可变形支架6,在一条直线上有多个同轴排列形式的磁化单元2，磁化单元2连接有底座7，用于支撑磁化单元2，使磁化单元2与被测管道保持同心;如图7所示，每个磁化单元2皆设有供电单元1、检测存储装置3、L型卡件5和可变形支架6;磁化单元2为两端外翻的空心圆环状，磁化单元2由磁化线圈2-1和支撑骨架2-2组成，磁化线圈2-1由铜制漆包线制成，缠绕在支撑骨架2-2上，用于将直流电信号转换为磁信号对构件进行磁化;磁化单元2之间的轴向间距等于磁化线圈2-1的等效半径。L型卡件5—侧连接于磁化单元2的端部，L型卡件5与磁化单元2连接的端部设有条状的调节槽5-1。另一侧连接有可变形支架6，可变形支架6呈拱形，可变形支架6拱形两端部与检测存储装置3连接固定在一起，检测存储装置3为360度环向排列，可实现采集、存储一体式，实现缺陷检测的全面性和可靠性，可变形支架6能够伸缩变形，减少碰撞带来的损坏;优选的，可变形支架6采用橡胶材料，既不导磁又具有一定的弹性;磁化单元2通过电线与供电单元1连接，供电单元用于产生大小可调节的直流电流信号；如图8所示，磁化单元2之间通过可伸缩垫圈4连接，可伸缩垫圈4为褶皱状，设有用于容纳检测存储装置3和可变形支架6的容纳腔；可伸缩垫圈4外壁设有连通孔，连通孔将容纳腔和外界连通。[0019]如图2所示，供电单元1包括空气开关1-1、调压器1-2、整流桥1-3、直流电流表1-4、直流电源1-5、散热风扇1-6、分流器1-7、电解电容、二极管0:、功率电阻R1、220V电源线火线LjP220V电源线零线L2;220V电源线火线L1连接空气开关1-1的第一输入端，220V电源线零线L2连接空气开关1-1的第二输入端;空气开关1-1的第一输出端连接调压器1-2的第一输入端，调压器1-2的第一输出端连接整流桥1-3的供电第一输入端、直流电源1-5的供电第一输入端和直流电流表1_4的供电第一输入端;空气开关1-1的第二输出端连接调压器1-2的第二输入端，调压器1-2的第二输出端连接整流桥1-3的供电第二输入端、直流电源1-5的供电第二输入端和直流电流表1-4的供电第二输入端;整流桥1-3的正向信号输出端连接电解电容C1的阳极、二极管以的阴极和分流器1-7的第一输入端;整流桥1-3的负向信号输出端连接电解电容C1的阴极、功率电阻R1的一端和磁化线圈2-1的输出端;二极管D1的阳极连接功率电阻心的另一端，分流器1-7的第一输出端连接磁化线圈2-1的输入端，磁化线圈2-1缠绕在支撑骨架2-2上，二极管0:和功率电阻R1以及分流器1-7和线圈2-1组成的回路可保证线圈在断电后进行充分放电，避免高压冲击，保护电路安全;直流电流表1-4的信号第一输入端连接分流器1-7的第二输出端，直流电流表1-4的信号第二输入端连接分流器1-7的第三输出端;散热风扇1-6的正电极连接直流电源1-5正电极输出端，散热风扇1-6的负电极连接直流电源1-5负电极输出端，散热风扇1-6放置在整流桥1-3—侧。[0020]如图3所示，磁化单元原理，X代表线圈中轴线方向，〇4和Οβ分别表示线圈A和线圈B的中心点，i?为线圈半径，z为线圈中轴线上任意点P距两线圈中心点0的距离，线圈间轴向间距等于磁化线圈等效半径，用于产生匀强磁场。[0021]如图4所示，检测存储装置采用MLX90393芯片，实现三轴磁场检测，检测传感器实现采集、存储一体式，检测存储装置采用360度环向排列形式，以增强缺陷检测的全面性和可靠性。[0022]如图5所示，磁化线圈等效半径示意图，R表示线圈的等效半径,RjPR2分别代表线圈的内半径和外半径，线圈等效半径和线圈的内外径满足如下关系：如图6所不，和Os分别表不线圈A和线圈B的中心点，O表不两线圈中心点，B表不线圈产生的磁场磁感应强度，X表示线圈中轴线方向。当两个线圈轴向排列时，线圈产生的磁场强度在中轴线上和轴心中点的截面上具有单一的轴向分量，且两个线圈产生的磁场发生叠加，近似为匀强磁场，且磁场强度为整个磁场区域范围内的最大值，可提高钢管的磁化时间，减小渦流效应影响。[0023]本发明工作原理如下：本发明主要包括磁化装置和检测装置两部分，本发明在原有直流励磁结构基础上，将直流磁化单元采用逐级并列形式对构件进行磁化。多组磁化单元轴向依次排列，在每两组线圈间产生匀强磁场，该磁场可有效减小高速漏磁检测中涡流效应影响，同时延长构件磁化时间。采用供电单元对磁化单元进行供电，通过调压器可调节通入线圈内的电流大小。[0024]需要说明的是本发明可根据不同应用背景采用不同级数磁化单元，并不是仅通过以上实施方式实现本发明，因此本领域技术人员对以上实施方式做出的等同的修改或变换均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，包括供电单元、磁化单元、检测存储装置、可伸缩垫圈、L型卡件和可变形支架，其特征在于:在一条直线上有多个磁化单元，每个磁化单元皆设有供电单元、检测存储装置和L型卡件；磁化单元为两端外翻的空心圆环状，L型卡件一侧连接于磁化单元的端部，另一侧连接有可变形支架，可变形支架呈拱形，可变形支架拱形两端部与检测存储装置连接固定在一起，磁化单元通过电线与供电单元连接，磁化单元之间通过可伸缩垫圈连接。2.根据权利要求1所述的基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，其特征在于:所述L型卡件与磁化单元连接的端部设有条状的调节槽。3.根据权利要求1所述的基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，其特征在于:所述磁化单元连接有底座。4.根据权利要求1所述的基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，其特征在于:所述磁化单元由磁化线圈和支撑骨架组成，磁化线圈由铜制漆包线制成，缠绕在支撑骨架上。5.根据权利要求4所述的基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，其特征在于:所述磁化单元采用多个同轴排列形式，轴向间距等于磁化线圈的等效半径。6.根据权利要求4所述的基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，其特征在于:所述供电单元包括空气开关、调压器、整流桥、直流电流表、直流电源、散热风扇、分流器、电解电容、二极管、功率电阻、220V电源线火线和220V电源线零线；220V电源线火线连接空气开关的第一输入端，220V电源线零线连接空气开关的第二输入端;空气开关的第一输出端连接调压器的第一输入端，调压器的第一输出端连接整流桥的供电第一输入端、直流电源的供电第一输入端和直流电流表的供电第一输入端;空气开关的第二输出端连接调压器的第二输入端，调压器的第二输出端连接整流桥的供电第二输入端、直流电源的供电第二输入端和直流电流表的供电第二输入端;整流桥的正向信号输出端连接电解电容的阳极、二极管的阴极和分流器的第一输入端;整流桥的负向信号输出端连接电解电容的阴极、功率电阻的一端和磁化线圈的输出端;二极管的阳极连接功率电阻的另一端，分流器的第一输出端连接磁化线圈的输入端，磁化线圈缠绕在支撑骨架上;直流电流表的信号第一输入端连接分流器的第二输出端，直流电流表的信号第二输入端连接分流器的第三输出端;散热风扇的正电极连接直流电源正电极输出端，散热风扇的负电极连接直流电源负电极输出端，散热风扇放置在整流桥一侧。7.根据权利要求1所述的基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，其特征在于:所述检测存储装置通过L型卡件和可变形支架固定在支撑骨架一侧的端部。8.根据权利要求1所述的基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统，其特征在于:所述可伸缩垫圈为褶皱状，设有用于容纳检测存储装置和可变形支架的容纳腔;可伸缩垫圈外壁设有连通孔，连通孔将容纳腔和外界连通。

百度查询： 沈阳工业大学 一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统

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