專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于壓磁效應(yīng)的損傷檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種損傷檢測(cè)儀，特別是一種金屬記憶多通道損傷檢測(cè)儀，能夠?qū)艿篮推桨孱?lèi)部件進(jìn)行高效檢測(cè)。
背景技術(shù)：
管道運(yùn)輸是石油、天然氣運(yùn)輸采用的主要方式。目前，在我國(guó)近70%的原油、100%的天然氣是通過(guò)管道來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸?shù)摹?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成的石油、天然氣管道總里程已超過(guò)了 8萬(wàn)公里，正在興建和擬建的管道也有近萬(wàn)公里、油田集輸管網(wǎng)、煉廠、城市管網(wǎng)累計(jì)達(dá)數(shù)十萬(wàn)公里。由于輸送管線(xiàn)穿越地域廣闊，服役環(huán)境復(fù)雜，位置隱蔽，一旦發(fā)生失效破壞，往往造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致人身傷亡等災(zāi)難性事故，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成很大的破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有的長(zhǎng)距離油氣輸送管線(xiàn)中已有70%進(jìn)入了事故多發(fā)期，每年因?yàn)楣芫€(xiàn) 腐蝕、老化造成的管道事故十分頻繁，存在著極大的潛在危險(xiǎn)，因此在事故發(fā)生前對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)具有非常重要的意義。壓磁效應(yīng)是指鐵磁性材料受到機(jī)械力的作用時(shí)，它的內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)變，導(dǎo)致導(dǎo)磁率發(fā)生變化，從而使磁場(chǎng)發(fā)生變化。鐵磁性金屬部件表面上的磁場(chǎng)分布與部件應(yīng)力載荷有一定的關(guān)系，因此可通過(guò)檢測(cè)部件表面的磁場(chǎng)分布情況間接地對(duì)部件進(jìn)行診斷。鋼材油氣管道在管道輸送壓力作用下，其應(yīng)力集中以及腐蝕等傷損處的磁場(chǎng)強(qiáng)度存在明顯的特征切向磁場(chǎng)分量Hp(X)具有最大值，法向磁場(chǎng)分量Hp (y)改變符號(hào)且具有零值。基于壓磁效應(yīng)的管道檢測(cè)技術(shù)通過(guò)記錄管道周?chē)膲捍判盘?hào)，提取壓磁磁場(chǎng)特征值，建立管道應(yīng)力集中以及腐蝕等傷損位置判斷準(zhǔn)則，并分析傷損處管道的受力情況。壓磁效應(yīng)理論可以為鐵磁金屬構(gòu)件失效分析及壽命評(píng)估提供有力的技術(shù)支持，在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。常見(jiàn)的管道檢測(cè)方法有超聲波檢測(cè)和漏磁式管道檢測(cè)等，它們都存在一定的缺陷。超聲波的傳播必須依靠液體介質(zhì)，且容易被蠟吸收，所以超聲波檢測(cè)儀器不適合在氣管線(xiàn)和含蠟很高的油管線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)。漏磁式管道檢測(cè)需要專(zhuān)門(mén)的磁化設(shè)備，檢測(cè)結(jié)束后需要退磁處理，檢測(cè)費(fèi)用高，存在著磁污染等問(wèn)題。壓磁效應(yīng)可以利用管道在運(yùn)行過(guò)程中形成的天然磁化現(xiàn)象，檢測(cè)的信息更為全面，不需要專(zhuān)門(mén)的磁化裝置，操作簡(jiǎn)單方便，檢測(cè)的成本較低，在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中具有很好的應(yīng)用前景。本文研發(fā)了一種基于壓磁效應(yīng)的損傷檢測(cè)儀，用于在線(xiàn)檢測(cè)管道中存在的應(yīng)力集中、腐蝕、材料缺陷等金屬損傷，現(xiàn)有的壓磁效應(yīng)的損傷檢測(cè)儀一般僅限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用，而在戶(hù)外的環(huán)境復(fù)雜，一般的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)儀器無(wú)法適應(yīng)管道的變徑結(jié)構(gòu)、檢測(cè)中的振動(dòng)及惡劣的室外現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確或根本無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，為此本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)了一種多用途、可靠性強(qiáng)的基于壓磁效應(yīng)的損傷檢測(cè)儀，對(duì)提高國(guó)內(nèi)油氣管道的安全檢測(cè)技術(shù)水平，及時(shí)有效防止因管道損傷破壞引發(fā)的安全事故具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于壓磁效應(yīng)的損傷檢測(cè)儀，其由信號(hào)采集系統(tǒng)、光電測(cè)距系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和底盤(pán)系統(tǒng)組成，信號(hào)采集系統(tǒng)為一掃描探頭，掃描探頭具有一橫桿，磁感應(yīng)傳感器陣列、溫度傳感器集成在橫桿上；信號(hào)處理系統(tǒng)包括放大濾波電路、信號(hào)放大電路、多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)安裝有信號(hào)處理軟件，并且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與人際交互設(shè)備和報(bào)警裝置相連，信號(hào)采集系統(tǒng)的磁感應(yīng)傳感器陣列所采集的信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大濾波電路、多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；光電測(cè)距系統(tǒng)直接與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接；溫度傳感器采集的信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大電路、多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于損傷檢測(cè)儀頂部裝有無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收裝置，通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收裝置能夠遙控?fù)p傷檢測(cè)儀的前進(jìn)和后退，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上；所述的磁感應(yīng)傳感器陣列固定在掃描探頭的橫桿上，磁感應(yīng)傳感器的位置能夠自由調(diào)節(jié)，所述橫桿是由多段鋁合金通過(guò)活動(dòng)關(guān)節(jié)連接起來(lái)，可以根據(jù)被檢測(cè)構(gòu)件的形狀自由彎曲。更優(yōu)選為，所述磁感應(yīng)傳感器通過(guò)螺絲固定在橫桿上，磁感應(yīng)傳感器的數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，當(dāng)需要更多的磁感應(yīng)傳感器時(shí)，直接用螺絲將磁感應(yīng)傳感器固定于橫桿的預(yù)留通道上，損傷檢測(cè)儀能夠自動(dòng)識(shí)別；當(dāng)某個(gè)磁感應(yīng)傳感器損壞時(shí)，可直接進(jìn)行更換。更優(yōu)選為，在所述橫桿的上方，有一把刻度尺，用于多個(gè)磁感應(yīng)傳感器的等間距排列。更優(yōu)選為，光電測(cè)距系統(tǒng)包括發(fā)光二極管、透鏡組件、成像傳感器以及控制芯片，并且光電測(cè)距系統(tǒng)無(wú)需校準(zhǔn)。更優(yōu)選為，所述底盤(pán)系統(tǒng)包括底盤(pán)框架、變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、錐齒輪傳動(dòng)組件、前軸、后軸、外輪系和內(nèi)輪系，底盤(pán)系統(tǒng)用來(lái)承載前述的信號(hào)采集系統(tǒng)、光電測(cè)距系統(tǒng)的功能模塊元件，并能夠依據(jù)操作員的指令進(jìn)行前進(jìn)或后退，其中，變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、錐齒輪傳動(dòng)組件、夕卜輪系、內(nèi)輪系均固定在底盤(pán)框架上，變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)指令輸出動(dòng)力，經(jīng)錐齒輪傳動(dòng)組件傳遞給前軸和后軸，前軸和后軸上裝有外輪系和內(nèi)輪系，外輪系有4個(gè)輪位于前、后軸的端部，內(nèi)輪系也有4個(gè)輪，與外輪系同軸并位于外輪系的內(nèi)側(cè)，內(nèi)輪直徑小于外輪。更優(yōu)選為，所述內(nèi)輪系同軸輪距可調(diào)。更優(yōu)選為，所述的底盤(pán)框架為矩形，其直角處設(shè)有垂直貫通的孔，緩沖裝置安裝于孔內(nèi)，孔中設(shè)有內(nèi)環(huán)臺(tái)，緩沖裝置包括緩沖長(zhǎng)螺釘、墊片、緩沖座、第一彈簧、第二彈簧，在安裝時(shí)，緩沖長(zhǎng)螺釘套設(shè)墊片、第一彈簧后由下向上穿過(guò)孔的內(nèi)環(huán)臺(tái)，第一彈簧的上端頂設(shè)在內(nèi)環(huán)臺(tái)的下面，第一彈簧的下端頂設(shè)在墊片上，緩沖座內(nèi)設(shè)有與緩沖長(zhǎng)螺釘相配合的內(nèi)螺紋盲孔，緩沖座套設(shè)第二彈簧后與緩沖長(zhǎng)螺釘螺紋固定，第二彈簧的上端抵頂緩沖座，其下端抵頂內(nèi)環(huán)臺(tái)的上表面，至此形成了由下至上依次為緩沖長(zhǎng)螺釘、墊片、第一彈簧、內(nèi)環(huán)臺(tái)、第二彈簧、緩沖座的排布，損傷檢測(cè)儀的各功能模塊組裝成整體后安裝于四個(gè)緩沖座上。更優(yōu)選為，還包括電控支架輔助掃描，損傷檢測(cè)儀放在電控支架的軌道的滑片上，將試件放在電控支架的下部的面板上，其中面板可以上下移動(dòng)，而軌道是固定的，通過(guò)對(duì)滑片進(jìn)行遙控，人為地勻速控制損傷檢測(cè)儀掃描速度。更優(yōu)選為，在損傷檢測(cè)儀的頂部和后側(cè)壁各有5個(gè)小氣泡，當(dāng)頂部的五個(gè)小氣泡都居中時(shí)表明損傷檢測(cè)儀處于水平狀態(tài)；當(dāng)后側(cè)壁的5個(gè)小氣泡都居中時(shí)表明損傷檢測(cè)儀處于垂直狀態(tài)，從而輔助損傷檢測(cè)儀磁感應(yīng)傳感器的水平、豎向的校準(zhǔn)。更優(yōu)選為，還包括水平支架輔助校正磁感應(yīng)傳感器，水平支架包括一個(gè)平板和4個(gè)支撐平板的小腿，每個(gè)小腿都有螺絲用于調(diào)節(jié)平板的高度，平板上有4個(gè)氣泡，當(dāng)損傷檢測(cè)儀放置在水平支架時(shí)，可以通過(guò)扭轉(zhuǎn)小腿的螺絲使平板中的氣泡居中從而使水平支架達(dá)到水平狀態(tài)。本發(fā)明有益效果I、損傷檢測(cè)儀的掃描探頭采用了柔性的橫桿，更好的適應(yīng)各種形狀的被檢測(cè)件。2、損傷檢測(cè)儀采用了無(wú)線(xiàn)傳輸設(shè)備，既可遙控?fù)p傷檢測(cè)儀，減少人工掃描的誤差，又可以將信號(hào)采集系統(tǒng)與光電測(cè)距系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)叫盘?hào)處理系統(tǒng)上，減少有線(xiàn)傳輸?shù)穆闊蟠筇岣吡藫p傷檢測(cè)儀的靈活性；而且損傷檢測(cè)儀底盤(pán)系統(tǒng)包括外內(nèi)兩輪系、緩沖裝置，使損傷檢測(cè)儀行駛至管道變徑區(qū)可以平穩(wěn)過(guò)渡，確保操作安全，并且底盤(pán)系統(tǒng)傳動(dòng)部分采用了一級(jí)錐齒輪傳動(dòng)組件，傳動(dòng)方式極為簡(jiǎn)潔、可靠，使損傷檢測(cè)儀能夠在被檢測(cè)構(gòu)件較大或戶(hù)外檢測(cè)時(shí)更好地應(yīng)對(duì)各種惡劣、復(fù)雜檢測(cè)環(huán)境。


圖I、本發(fā)明損傷檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)示意2、為本發(fā)明掃描探頭結(jié)構(gòu)示意3、為本發(fā)明底盤(pán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意4、為本發(fā)明緩沖裝置結(jié)構(gòu)示意5、為本發(fā)明電控支架示意6、為本發(fā)明水平架的示意圖附圖標(biāo)記I、損傷檢測(cè)儀，2 - I、信號(hào)放大電路，2 - 2、信號(hào)放大濾波電路，3、多路開(kāi)關(guān)，4、A/D轉(zhuǎn)化電路，5、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，6、信號(hào)處理軟件，7、人際交互設(shè)備，8、報(bào)警裝置，9、控制芯片，10、成像傳感器，11、棱鏡，12、透鏡組件，13、發(fā)光二極管，14、有線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸接口，15、無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收裝置，16、錐齒輪傳動(dòng)組件，17、內(nèi)輪系，18、前軸，19、外輪系，20、緩沖裝置，21、底盤(pán)框架，22、后軸，23、變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，24、緩沖座，25、第二彈簧，26，第一彈簧，27、墊片，28、緩沖長(zhǎng)螺釘，29、內(nèi)環(huán)臺(tái)，30、刻度尺，31、探頭，32、軌道，33、待測(cè)試樣，34、滑片，35、小氣泡，36、小腿，A、信號(hào)米集系統(tǒng)，B、光電測(cè)距系統(tǒng)，C、信號(hào)處理系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)附圖1，該基于壓磁效應(yīng)的損傷檢測(cè)儀由信號(hào)采集系統(tǒng)A、光電測(cè)距系統(tǒng)B、信號(hào)處理系統(tǒng)C和底盤(pán)系統(tǒng)組成。信號(hào)米集系統(tǒng)為一掃描探頭，掃描探頭包括磁感應(yīng)傳感器陣列、溫度傳感器和橫桿，為了提高檢測(cè)效率，本磁感應(yīng)傳感器陣列是采用多個(gè)傳感器組成的多通道形式，磁感應(yīng)傳感器采用Honeywell公司最新生產(chǎn)的AMR HMC1021系列4端橋式各向異性磁阻傳感器,與傳統(tǒng)的3端通用型磁感應(yīng)傳感器相比，具有靈敏度高(可達(dá)10-9T的量級(jí))、體積小、價(jià)格低、溫度特性好、工作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。特別是芯片自帶有offset與set/reset功能管腳,可以排除靜場(chǎng)干擾和抵御強(qiáng)磁破壞。將HMC1021型磁阻與復(fù)位電路、運(yùn)算電路相結(jié)合，用于測(cè)量微弱磁場(chǎng)，比霍爾芯片傳感器的精度要高出三個(gè)量級(jí)。該掃描探頭還可配置脈沖消磁電路和磁屏蔽電路，以消除外界磁場(chǎng)干擾和自身殘磁影響，保證在弱磁測(cè)量中具有較高的精度。
圖2為本發(fā)明掃描探頭結(jié)構(gòu)示意圖，磁感應(yīng)傳感器陣列是通過(guò)螺絲來(lái)固定在掃描探頭的橫桿上，磁感應(yīng)傳感器的位置可以手動(dòng)自由調(diào)節(jié)。橫桿采用的是鋁合金材料，避免對(duì)檢測(cè)結(jié)果形成干擾。磁感應(yīng)傳感器的數(shù)量可以根據(jù)需要自由更換，當(dāng)需要更多的磁感應(yīng)傳感器時(shí)，直接將磁感應(yīng)傳感器用螺絲固定于預(yù)留的孔道，機(jī)器可自動(dòng)識(shí)別；當(dāng)某個(gè)磁感應(yīng)傳感器損壞時(shí)，可直接進(jìn)行更換，方便日后的維修。橫桿類(lèi)型可分為4個(gè)孔道、8個(gè)孔道、16個(gè)孔道等類(lèi)型，也可以根據(jù)需要選用其他數(shù)目的孔道。在現(xiàn)有技術(shù)中，橫桿為不可調(diào)整的剛性構(gòu)件，適應(yīng)性差，因此本申請(qǐng)中橫桿被設(shè)計(jì)為是由多段鋁合金通過(guò)活動(dòng)的關(guān)節(jié)連接起來(lái)，可以根據(jù)需要自由彎曲。例如儀器用于檢測(cè)圓形的管道時(shí)，可以將橫桿彎曲成圓形；用于檢測(cè)鋼板時(shí)，可以將橫桿拉直；當(dāng)用于檢測(cè)方形構(gòu)件時(shí)，可將橫桿彎曲形成90度角。為了更加準(zhǔn)確地調(diào)整磁感應(yīng)傳感器的位置，在橫桿的上方增加了一把刻度尺。其中O點(diǎn)在最中間，數(shù)值向兩邊分別遞增，單位是mm，最小刻度是1mm?？潭瘸叩牟牧鲜卿X合金，以避免磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾。從圖I可知，光電測(cè)距系統(tǒng)主要由發(fā)光二極管13、透鏡組件12、棱鏡11、成像傳感器10以及控制芯片9組成。該系統(tǒng)通過(guò)發(fā)光二極管13發(fā)出光，經(jīng)過(guò)棱鏡11的反射后，燈光以30度角射向被檢測(cè)件表面，然后再通過(guò)平面的反射透過(guò)一塊透鏡反饋到成像傳感器10上。當(dāng)損傷檢測(cè)儀移動(dòng)的時(shí)候，成像傳感器10記錄得到連續(xù)的圖案，然后通過(guò)控制芯片9對(duì)前后每張圖片對(duì)比分析處理，以判斷裝置移動(dòng)的方向以及位移，從而得到裝置X，Y方向的移動(dòng)數(shù)值?？刂菩酒?對(duì)這些數(shù)值處理之后，傳給信號(hào)處理系統(tǒng)C的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5。光電測(cè)距系統(tǒng)B的采樣頻率最高可以達(dá)到3000Frames/sec (巾貞/秒),也就是說(shuō)它在I秒內(nèi)能采集和處理3000張圖像，而傳統(tǒng)機(jī)械導(dǎo)輪測(cè)量距離裝置，其最大掃描速度(步長(zhǎng)為Imm時(shí))只能達(dá)到O. 2-0. 3米/秒，最小測(cè)量步長(zhǎng)僅為1_，而采用本光電測(cè)距系統(tǒng)B達(dá)到的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于前者，掃描速度最快能達(dá)到5米/秒，最小測(cè)量步長(zhǎng)可以達(dá)到O. Olmm0而且使用者可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5上設(shè)定自己所需要的精度。更重要的是本系統(tǒng)測(cè)距時(shí)無(wú)需校正，由光電測(cè)距系統(tǒng)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算距離，避免了繁瑣的校正過(guò)程以及校正帶來(lái)的誤差。信號(hào)處理系統(tǒng)C用于處理和分析信號(hào)采集系統(tǒng)A與光電測(cè)距系統(tǒng)B傳輸來(lái)過(guò)的信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收裝置15或有線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸接口 14傳送給信號(hào)處理系統(tǒng)C。信號(hào)采集系統(tǒng)A的磁感應(yīng)傳感器陣列所采集的信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大濾波電路2 — 2、多路開(kāi)關(guān)3、A/D轉(zhuǎn)換電路4進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5，其中信號(hào)放大濾波電路2 - 2的輸出端接A/D轉(zhuǎn)換電路4的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換電路4的輸出端接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5的輸入端；光電測(cè)距系統(tǒng)B直接與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5連接；溫度傳感器采集的信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大電路2 — I、多路開(kāi)關(guān)3、A/D轉(zhuǎn)換電路4進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)C的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5內(nèi)安裝有信號(hào)處理軟件6，并且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5與人際交互設(shè)備7和報(bào)警裝置8相連。損傷檢測(cè)儀的頂部有一個(gè)無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收裝置15，當(dāng)使用無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，損傷檢測(cè)儀的供電通過(guò)電池來(lái)提供，使用無(wú)線(xiàn)傳輸模式時(shí)既可遙控?fù)p傷檢測(cè)儀，減少人工掃描的誤差，又可以將信號(hào)采集系統(tǒng)與光電測(cè)距系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)叫盘?hào)處理系統(tǒng)上，大大提高了損傷檢測(cè)儀的靈活性，使損傷檢測(cè)儀能夠在被檢測(cè)構(gòu)件較大或戶(hù)外檢測(cè)時(shí)更好地應(yīng)對(duì)各種惡劣、復(fù)雜檢測(cè)環(huán)境。損傷檢測(cè)儀的后側(cè)有一個(gè)有線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸接口 14，可通過(guò)電纜數(shù)據(jù)線(xiàn)將數(shù)據(jù)傳送到信號(hào)處理系統(tǒng)C上，損傷檢測(cè)儀此時(shí)的供電也是通過(guò)電纜數(shù)據(jù)線(xiàn)來(lái)提供的。當(dāng)在室內(nèi)測(cè)量或者是檢測(cè)構(gòu)件較小時(shí)，用電纜數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)更為方便。圖3為本發(fā)明底盤(pán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，底盤(pán)系統(tǒng)由底盤(pán)框架21、變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)23、錐齒輪傳動(dòng)組件16、前軸18、后軸22、外輪系19、內(nèi)輪系17和緩沖裝置20組成，底盤(pán)系統(tǒng)用來(lái)承載前述的信號(hào)采集系統(tǒng)、光電測(cè)距系統(tǒng)的功能模塊元件，并能夠依據(jù)操作員的指令進(jìn)行前進(jìn)或后退。底盤(pán)框架21可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，優(yōu)選為矩形，變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)23、錐齒輪傳動(dòng)組件16、外輪系19、內(nèi)輪系17和緩沖裝置20固定在底盤(pán)框架21上。變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)指令輸出動(dòng)力，經(jīng)錐齒輪傳動(dòng)組件16傳遞給前軸18和后軸22，前軸18和后軸22上裝有外輪系19和內(nèi)輪系17,外輪系19有四個(gè)輪位于前、后軸的端部，內(nèi)輪系也有四個(gè)輪，與外輪系19同軸并位于外輪系的內(nèi)側(cè)，當(dāng)損傷檢測(cè)儀在戶(hù)外檢測(cè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到管道變徑的情況，而且有些管道會(huì)在很短的距離內(nèi)多次變徑，現(xiàn)有的檢測(cè)儀只具有外輪系，同軸的兩個(gè)輪之間的輪距固定，當(dāng)被檢測(cè)的管徑小于輪距時(shí)，檢測(cè)儀無(wú)法有效地被管道導(dǎo)向，甚至?xí)袕墓艿郎系涞目赡?，這在檢測(cè)高空架設(shè)的管道時(shí)更為危險(xiǎn)。在本申請(qǐng)中，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，引入了內(nèi)輪系的概念，內(nèi)輪系位于外輪系的內(nèi)側(cè)，內(nèi)輪的直徑小于外輪，當(dāng)損
傷檢測(cè)儀在大直徑管道或平面件上行走時(shí)，內(nèi)輪系空轉(zhuǎn)，當(dāng)損傷檢測(cè)儀在管道上駛?cè)胱儚絽^(qū)域并且從大管徑段駛向小管徑段時(shí)，前軸上的內(nèi)輪逐漸結(jié)合小管徑管外壁，而前軸上的外輪逐漸脫離大管徑管的外壁并進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)；而當(dāng)從小管徑變徑到大管徑時(shí)，前軸的外輪逐漸結(jié)合大管徑管的外壁，內(nèi)輪逐漸從小管徑管的外壁脫離進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣就使得損傷檢測(cè)儀在變徑處平穩(wěn)過(guò)渡，即保證了設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，又保證了檢測(cè)數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性。作為優(yōu)選方案，內(nèi)輪系的同軸輪距是可調(diào)的。圖4為本發(fā)明緩沖裝置結(jié)構(gòu)示意圖，損傷檢測(cè)儀在管道變徑處行駛時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)重心抬高或降低的情況，這會(huì)引起損傷檢測(cè)儀的整體振動(dòng)，而此級(jí)別的振動(dòng)對(duì)損傷檢測(cè)儀這種高精密儀器的影響是巨大的，這也是為什么現(xiàn)有的檢測(cè)儀不能很好適應(yīng)惡劣的檢測(cè)環(huán)境的原因，為了消除振動(dòng)對(duì)損傷檢測(cè)儀的影響，底盤(pán)框架21上安裝了緩沖裝置20，緩沖裝置20優(yōu)選安裝在矩形底盤(pán)框架21的四個(gè)直角處。本申請(qǐng)的緩沖裝置20根據(jù)損傷檢測(cè)儀的底盤(pán)系統(tǒng)的防振專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，具體為矩形底盤(pán)框架21的直角處設(shè)有垂直貫通的孔，孔中設(shè)有內(nèi)環(huán)臺(tái)29，緩沖裝置20包括緩沖長(zhǎng)螺釘28、墊片27、緩沖座24、第一彈簧26、第二彈簧25，在安裝時(shí)，緩沖長(zhǎng)螺釘28套設(shè)墊片27、第一彈簧26后由下向上穿過(guò)孔的內(nèi)環(huán)臺(tái)29，第一彈簧26的上端頂設(shè)在內(nèi)環(huán)臺(tái)29的下面，第一彈簧26的下端頂設(shè)在墊片27上，緩沖座24內(nèi)設(shè)有與緩沖長(zhǎng)螺釘28相配合的內(nèi)螺紋盲孔，緩沖座24套設(shè)第二彈簧25后與緩沖長(zhǎng)螺釘28螺紋固定，第二彈簧25的上端抵頂緩沖座24，其下端抵頂內(nèi)環(huán)臺(tái)29的上表面，至此形成了由下至上依次為緩沖長(zhǎng)螺釘28、墊片27、第一彈簧26、內(nèi)環(huán)臺(tái)29、第二彈簧25、緩沖座24的排布，損傷檢測(cè)儀的各功能模塊組裝成整體后安裝于四個(gè)緩沖座20上。由于緩沖裝置20采用了兩個(gè)彈簧，因此可以很好的應(yīng)對(duì)損傷檢測(cè)儀在行駛時(shí)上下不同方向傳來(lái)的振動(dòng)。圖5是本發(fā)明電控支架示意圖，當(dāng)檢測(cè)試件較小時(shí)，可能會(huì)采用手動(dòng)操作方式直接在試件上推損傷檢測(cè)儀，但這會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題。首先，當(dāng)試件表面有凹凸的時(shí)候，如果采用傳統(tǒng)機(jī)械齒輪測(cè)距，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的距離與實(shí)際不符合，或者不能測(cè)量距離。為了克服手動(dòng)直接推損傷檢測(cè)儀時(shí)帶來(lái)的誤差，需設(shè)計(jì)一個(gè)電控支架，用于損傷檢測(cè)儀的前進(jìn)。電控支架的所有材料均用鋁合金或其他非鐵磁材料制作而成，能有效避免對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾。被檢構(gòu)件放置在電控支架的軌道下的面板上，面板可以上下移動(dòng)，而軌道是固定的，從而通過(guò)上下移動(dòng)面板來(lái)調(diào)整軌道與檢測(cè)構(gòu)件的距離。軌道上有四塊滑片，上面放損傷檢測(cè)儀。滑片上有芯片，并與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5相連，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5控制滑片在軌道上的移動(dòng)從而控制損傷檢測(cè)儀的前進(jìn)。被檢構(gòu)件的磁場(chǎng)信號(hào)由損傷檢測(cè)儀得到的，掃描的距離則由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5控制而得到，從而得到磁場(chǎng)在整個(gè)試件上的分布。掃描距離既可以由損傷檢測(cè)儀的光電測(cè)距系統(tǒng)B得到，也可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5控制得到。關(guān)于掃描探頭的定位問(wèn)題，面板的零刻度點(diǎn)和軌道上的零刻度點(diǎn)上下對(duì)齊。首先將滑片在軌道上的位置歸零，然后將損傷檢測(cè)儀放置在滑片上，掃描探頭的中心與滑片對(duì)齊，就能確保掃描的距離與實(shí)際的距 離相對(duì)應(yīng)。圖6是本發(fā)明水平支架示意圖，損傷檢測(cè)儀在使用前要對(duì)測(cè)量水平向和豎直向磁場(chǎng)的磁感應(yīng)傳感器進(jìn)行校正。在校正的時(shí)候要求損傷檢測(cè)儀分別水平放置和豎直放置，若直接手動(dòng)進(jìn)行校正，水平放置和豎直放置的時(shí)候容易出現(xiàn)偏差，難以準(zhǔn)確地進(jìn)行校正。因此采用一個(gè)水平架，用以方便傳感器的校準(zhǔn)。如圖6所示水平架的頂部，有4個(gè)小氣泡，用來(lái)顯示支架平板是否水平。當(dāng)4個(gè)小氣泡都居于中間的時(shí)候，表明水平支架已經(jīng)水平了。支撐水平支架平板的是4個(gè)小腿，每個(gè)小腿的上部有一個(gè)螺絲，旋轉(zhuǎn)的時(shí)候可以在小范圍內(nèi)調(diào)整腿的高度，從而來(lái)調(diào)整平板的距離。在損傷檢測(cè)儀的頂部和后側(cè)壁，分別加五個(gè)小氣泡，用于顯示儀器是否放置水平和豎直。將損傷檢測(cè)儀水平放置在水平架上，調(diào)節(jié)螺絲，直到頂部的五個(gè)小氣泡都居中，表明損傷檢測(cè)儀已經(jīng)放置水平，可以開(kāi)始校準(zhǔn)。再將損傷檢測(cè)儀豎直放置，調(diào)節(jié)螺絲，直到后側(cè)壁的五個(gè)小氣泡都居中，表明損傷檢測(cè)儀已經(jīng)放置豎直，可以開(kāi)始校準(zhǔn)。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)所掌握的技術(shù)知識(shí)和慣用技術(shù)手段，根據(jù)以上所述的內(nèi)容，還可以做出不脫離本發(fā)明基本技術(shù)思想的多種檢測(cè)形式，這些均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于壓磁效應(yīng)的損傷檢測(cè)儀，由信號(hào)采集系統(tǒng)、光電測(cè)距系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和底盤(pán)系統(tǒng)組成，信號(hào)采集系統(tǒng)為一掃描探頭，掃描探頭具有一橫桿，磁感應(yīng)傳感器陣列、溫度傳感器集成在橫桿上；信號(hào)處理系統(tǒng)包括放大濾波電路、信號(hào)放大電路、多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)安裝有信號(hào)處理軟件，并且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與人際交互設(shè)備和報(bào)警裝置相連，信號(hào)采集系統(tǒng)的磁感應(yīng)傳感器陣列所采集的信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大濾波電路、多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；光電測(cè)距系統(tǒng)直接與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接；溫度傳感器采集的信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大電路、多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于損傷檢測(cè)儀頂部裝有無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收裝置，通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收裝置能夠遙控?fù)p傷檢測(cè)儀的前進(jìn)和后退，或?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上；所述的磁感應(yīng)傳感器陣列固定在掃描探頭的橫桿上，磁感應(yīng)傳感器的位置能夠自由調(diào)節(jié)，所述橫桿是由多段鋁合金通過(guò)活動(dòng)關(guān)節(jié)連接起來(lái)，可以根據(jù)被檢測(cè)構(gòu)件的形狀自由彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的損傷檢測(cè)儀，其特征在于所述磁感應(yīng)傳感器通過(guò)螺絲固定在橫桿上，磁感應(yīng)傳感器的數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，當(dāng)需要更多的磁感應(yīng)傳感器時(shí)，直接用螺絲將磁感應(yīng)傳感器固定于橫桿的預(yù)留通道上，損傷檢測(cè)儀能夠自動(dòng)識(shí)別；當(dāng)某個(gè)磁感應(yīng)傳感器損壞時(shí)，可直接進(jìn)行更換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的損傷檢測(cè)儀，其特征在于在所述橫桿的上方，有一把刻度尺，用于多個(gè)磁感應(yīng)傳感器的等間距排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的損傷檢測(cè)儀，其特征在于光電測(cè)距系統(tǒng)包括發(fā)光二極管、透鏡組件、成像傳感器以及控制芯片，并且光電測(cè)距系統(tǒng)無(wú)需校準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I一 4任意一項(xiàng)所述的損傷檢測(cè)儀，所述底盤(pán)系統(tǒng)包括底盤(pán)框架、變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、錐齒輪傳動(dòng)組件、前軸、后軸、外輪系和內(nèi)輪系，底盤(pán)系統(tǒng)用來(lái)承載前述的信號(hào)采集系統(tǒng)、光電測(cè)距系統(tǒng)的功能模塊元件，并能夠依據(jù)操作員的指令進(jìn)行前進(jìn)或后退，其中，變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、錐齒輪傳動(dòng)組件、外輪系、內(nèi)輪系均固定在底盤(pán)框架上，變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)指令輸出動(dòng)力，經(jīng)錐齒輪傳動(dòng)組件傳遞給前軸和后軸，前軸和后軸上裝有外輪系和內(nèi)輪系，外輪系有4個(gè)輪位于前、后軸的端部，內(nèi)輪系也有4個(gè)輪，與外輪系同軸并位于外輪系的內(nèi)偵1J,內(nèi)輪直徑小于外輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的損傷檢測(cè)儀，所述內(nèi)輪系同軸輪距可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的損傷檢測(cè)儀，所述的底盤(pán)框架為矩形，其直角處設(shè)有垂直貫通的孔，緩沖裝置安裝于孔內(nèi)，孔中設(shè)有內(nèi)環(huán)臺(tái)，緩沖裝置包括緩沖長(zhǎng)螺釘、墊片、緩沖座、第一彈簧、第二彈簧，在安裝時(shí)，緩沖長(zhǎng)螺釘套設(shè)墊片、第一彈簧后由下向上穿過(guò)孔的內(nèi)環(huán)臺(tái)，第一彈簧的上端頂設(shè)在內(nèi)環(huán)臺(tái)的下面，第一彈簧的下端頂設(shè)在墊片上，緩沖座內(nèi)設(shè)有與緩沖長(zhǎng)螺釘相配合的內(nèi)螺紋盲孔，緩沖座套設(shè)第二彈簧后與緩沖長(zhǎng)螺釘螺紋固定，第二彈簧的上端抵頂緩沖座，其下端抵頂內(nèi)環(huán)臺(tái)的上表面，至此形成了由下至上依次為緩沖長(zhǎng)螺釘、墊片、第一彈簧、內(nèi)環(huán)臺(tái)、第二彈簧、緩沖座的排布，損傷檢測(cè)儀的各功能模塊組裝成整體后安裝于4個(gè)緩沖座上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的損傷檢測(cè)儀，還包括電控支架輔助掃描，損傷檢測(cè)儀放在電控支架的軌道的滑片上，將試件放在電控支架的下部的面板上，其中面板可以上下移動(dòng)，而軌道是固定的，通過(guò)對(duì)滑片進(jìn)行遙控，人為地勻速控制損傷檢測(cè)儀掃描速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的損傷檢測(cè)儀，其特征在于在損傷檢測(cè)儀的頂部和后側(cè)壁各有5個(gè)小氣泡，當(dāng)頂部的5個(gè)小氣泡都居中時(shí)表明損傷檢測(cè)儀處于水平狀態(tài)；當(dāng)后側(cè)壁的5個(gè)小氣泡都居中時(shí)表明損傷檢測(cè)儀處于垂直狀態(tài)，從而輔助損傷檢測(cè)儀磁感應(yīng)傳感器的水平、豎向的校準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的損傷檢測(cè)儀，其特征在于還包括水平支架輔助校正磁感應(yīng)傳感器，水平支架包括I個(gè)平板和4個(gè)支撐平板的小腿，每個(gè)小腿都有螺絲用于調(diào)節(jié)平板的高度，平板上有4個(gè)氣泡，當(dāng)損傷檢測(cè)儀放置在水平支架時(shí)，可以通過(guò)扭轉(zhuǎn)小腿的螺絲使平板中的氣泡居中從而使水平支架達(dá)到水平狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于壓磁效應(yīng)的損傷檢測(cè)儀，其由信號(hào)采集系統(tǒng)、光電測(cè)距系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和底盤(pán)系統(tǒng)組成，信號(hào)采集系統(tǒng)為一掃描探頭，掃描探頭具有一橫桿，磁感應(yīng)傳感器陣列、溫度傳感器集成在橫桿上；信號(hào)處理系統(tǒng)包括放大濾波電路、信號(hào)放大電路、多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)安裝有信號(hào)處理軟件，并且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與人際交互設(shè)備和報(bào)警裝置相連，該損傷檢測(cè)儀還具有活動(dòng)連接的橫桿、減振并能適應(yīng)管道變徑的底盤(pán)，是一種多用途、可靠性強(qiáng)的基于壓磁效應(yīng)的損傷檢測(cè)儀，對(duì)提高國(guó)內(nèi)油氣管道的安全檢測(cè)技術(shù)水平，及時(shí)有效防止因管道損傷破壞引發(fā)的安全事故具有十分重要的意義。
文檔編號(hào)G01N27/83GK102879458SQ20121027778
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
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