本實(shí)用新型涉及一種電磁無損檢測探頭，具體涉及一種針對管道檢測的磁力傳動(dòng)式穿透型渦流探頭。

背景技術(shù)：

管狀結(jié)構(gòu)在能源、化工等各類工業(yè)領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。在長時(shí)間使用過程中，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部不可避免的會產(chǎn)生損傷或缺陷。由于損傷或缺陷會對管道結(jié)構(gòu)的安全性帶來嚴(yán)重后果，因此對其進(jìn)行定期無損檢測和評價(jià)非常必要。

渦流檢測方法是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行缺陷和損傷檢測的方法，具有對表面及近表面淺缺陷檢測能力高、非接觸、快速掃查等優(yōu)點(diǎn)，是一種對此管道結(jié)構(gòu)表面/近表面缺陷進(jìn)行定量無損評價(jià)的有效方法。然而現(xiàn)有渦流探頭的激勵(lì)線圈和檢出線圈都是通過機(jī)械連接，便攜性很差，尤其對于長管檢測，普通機(jī)械連接很難伸進(jìn)最里面，很大程度限制了渦流探頭的檢測范圍；另一方面，傳統(tǒng)渦流探頭為激勵(lì)線圈和檢出線圈放在管道同側(cè)的非穿透型渦流探頭，非穿透型渦流探頭在實(shí)現(xiàn)檢測時(shí)有以下兩方面缺點(diǎn)，一是僅對探頭同側(cè)的表面/近表面缺陷檢測靈敏度高，對探頭異側(cè)的缺陷檢測靈敏度較差，二是即使對于探頭同側(cè)的缺陷，當(dāng)缺陷深度較大時(shí)，存在信號飽和、無法定量的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種針對管道檢測的磁力傳動(dòng)式穿透型渦流探頭，通過激勵(lì)線圈永磁鐵骨架帶動(dòng)軸向檢出線圈鐵磁材料骨架使得激勵(lì)線圈和軸向檢出線圈在軸向始終保持運(yùn)動(dòng)的同步性，另外通過伺服舵機(jī)連接軸向檢出線圈鐵磁材料骨架和環(huán)向檢出線圈PVC骨架從而實(shí)現(xiàn)環(huán)向檢出線圈在管道內(nèi)壁環(huán)向的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對管道管壁缺陷的環(huán)向定位；此外，由于激勵(lì)線圈和檢出線圈分別分布在管道的外壁和內(nèi)壁，為穿透型渦流探頭，相對于常規(guī)的非穿透型渦流探頭，對管道內(nèi)壁和外壁的缺陷具有相似的檢測靈敏度，同時(shí)，對于深度較大的缺陷，不存在信號飽和、無法定量的問題。

為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種針對管道檢測的磁力傳動(dòng)式穿透型渦流探頭，包括激勵(lì)探頭裝置和檢出探頭裝置，所述激勵(lì)探頭裝置由可滑動(dòng)套在管道1外壁的永磁鐵骨架2和纏繞在永磁鐵骨架2上的激勵(lì)線圈3組成；所述檢出探頭裝置由軸向信號檢出裝置和環(huán)向信號檢出裝置兩部分組成，軸向信號檢出裝置由可滑動(dòng)套進(jìn)管道1內(nèi)的鐵磁材料骨架4以及纏繞在鐵磁材料骨架4上的軸向檢出線圈5組成，用于提取沿管道1軸向掃描的缺陷信號，環(huán)向信號檢出裝置由套接在鐵磁材料骨架4內(nèi)的伺服舵機(jī)6、安裝在伺服舵機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵機(jī)臂7、設(shè)置在舵機(jī)臂7上的PVC骨架8和激光頭10以及纏繞在PVC骨架8上的環(huán)向檢出線圈9組成。

所述舵機(jī)臂7兩側(cè)分別有一個(gè)圓形凸臺和一個(gè)圓形孔洞，PVC骨架8套在舵機(jī)臂7一側(cè)的圓形凸臺上，環(huán)向檢出線圈9纏繞在PVC骨架8上，激光頭10則安裝在舵機(jī)臂7的另一側(cè)圓形孔洞中。

所述永磁鐵骨架2由永磁體制成，激勵(lì)線圈3為多層的漆包線纏繞在永磁鐵骨架2上。

所述鐵磁材料骨架4由鐵磁性材料制成，軸向檢出線圈5為多層的漆包線纏繞在鐵磁材料骨架4上。

安裝在鐵磁材料骨架中心的伺服舵機(jī)6，可通過舵機(jī)臂7，驅(qū)動(dòng)PVC骨架8、環(huán)向檢出線圈9以及激光頭10沿管道1內(nèi)壁環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的一種針對管道檢測的磁力傳動(dòng)式穿透型渦流探頭，永磁鐵骨架2是由永磁體制作而成，自身攜帶磁性；鐵磁材料骨架4由鐵磁性材料制作而成；因此永磁鐵骨架2與鐵磁材料骨架4之間具備強(qiáng)烈的磁吸附力。

本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、由于永磁鐵骨架2與鐵磁材料骨架4之間具備強(qiáng)烈的磁吸附力，因此可通過激勵(lì)線圈永磁鐵骨架2帶動(dòng)軸向檢出線圈鐵磁材料骨架4使得激勵(lì)線圈3和軸向檢出線圈5在軸向始終保持運(yùn)動(dòng)的同步性。相比于現(xiàn)有渦流探頭的激勵(lì)線圈和檢出線圈均通過機(jī)械連接的方式，本實(shí)用新型探頭具有很高的便攜性，尤其對于長管檢測，可以解決普通機(jī)械連接難以在管內(nèi)壁很深的位置放置線圈以及確保線圈運(yùn)動(dòng)同步性的問題，很大程度提高了渦流探頭的檢測范圍和檢測精度。

2、安裝在鐵磁材料骨架中心的伺服舵機(jī)6，可通過舵機(jī)臂7，驅(qū)動(dòng)環(huán)向檢出線圈PVC骨架8、環(huán)向檢出線圈9以及激光頭10，沿管道1內(nèi)壁環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對管壁缺陷的環(huán)向定位，也就是說本實(shí)用新型所述方法可以實(shí)現(xiàn)管道管壁缺陷的軸向和環(huán)向的檢測和定位。

3、由于激勵(lì)線圈3和軸向檢出線圈5以及環(huán)向檢出線圈9分別分布在管道1的外壁和內(nèi)壁，為穿透型渦流探頭，相對于常規(guī)的非穿透型渦流探頭，對管道內(nèi)壁和外壁的缺陷具有相似的檢測靈敏度，同時(shí)，對于深度較大的缺陷，不存在信號飽和、無法定量的問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型激勵(lì)探頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型軸向信號檢出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型環(huán)向信號檢出裝置的裝配示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種針對管道檢測的磁力傳動(dòng)式穿透型渦流探頭，包括激勵(lì)探頭裝置和檢出探頭裝置，激勵(lì)探頭裝置由可滑動(dòng)套在管道1外壁的永磁鐵骨架2和纏繞在永磁鐵骨架2上的激勵(lì)線圈3組成；檢出探頭裝置由兩部分組成，分別為軸向信號檢出裝置和環(huán)向信號檢出裝置，軸向信號檢出裝置由可滑動(dòng)套進(jìn)管道1內(nèi)的鐵磁材料骨架4以及纏繞在鐵磁材料骨架4上的軸向檢出線圈5組成，用于提取沿管道1軸向掃描的缺陷信號，環(huán)向信號檢出裝置由伺服舵機(jī)6、舵機(jī)臂7、PVC骨架8、環(huán)向檢出線圈9、以及激光頭10組成，激光頭10發(fā)出的激光打在預(yù)先放置在管道1管口處的帶角度的圓盤上，用于確定缺陷在管道1管壁環(huán)向的位置；由于激勵(lì)探頭裝置的骨架為永磁鐵材料，檢出探頭裝置的骨架為鐵磁材料，所以當(dāng)激勵(lì)探頭裝置沿管道1外壁軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢出探頭裝置會因?yàn)榇盼搅ΩS激勵(lì)探頭裝置沿軸向同步運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)通過非接觸的方式保證激勵(lì)線圈3、軸向檢出線圈5以及環(huán)向檢出線圈9沿軸向運(yùn)動(dòng)的同步性。

如圖2所示，所述激勵(lì)探頭裝置由永磁鐵骨架2和激勵(lì)線圈3構(gòu)成，永磁鐵骨架2由永磁體制成，激勵(lì)線圈3為多層的漆包線纏繞在永磁鐵骨架2上，通入激勵(lì)電流以產(chǎn)生激勵(lì)信號，同時(shí)永磁鐵骨架2的中心為一個(gè)圓形的孔洞，其內(nèi)徑與管道1的外徑相等，可沿管道1外壁軸向滑動(dòng)。

如圖3所示，為本實(shí)用新型軸向信號檢出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由鐵磁材料骨架4和軸向檢出線圈5構(gòu)成，鐵磁材料骨架4由鐵磁性材料制成，軸向檢出線圈5為多層的漆包線纏繞在鐵磁材料骨架4上，用于檢出沿管道1軸向掃描的缺陷信號，同時(shí)鐵磁材料骨架4的外徑與管道1的內(nèi)徑相等，所以在激勵(lì)線圈永磁鐵骨架2的磁力作用下可沿管道1內(nèi)壁軸向滑動(dòng)。

如圖4所示，為本實(shí)用新型環(huán)向信號檢出裝置的裝配示意圖，伺服舵機(jī)6安裝在鐵磁材料骨架4中心孔洞中，舵機(jī)臂7安裝在伺服舵機(jī)6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。舵機(jī)臂7兩側(cè)分別有一個(gè)圓形凸臺和一個(gè)圓形孔洞，PVC骨架8套在舵機(jī)臂7一側(cè)的圓形凸臺上，環(huán)向檢出線圈9纏繞在PVC骨架8上；激光頭10則安裝在舵機(jī)臂的另一側(cè)圓形孔洞中。當(dāng)伺服舵機(jī)6通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)舵機(jī)臂繞伺服舵機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)軸中心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，舵機(jī)臂7同時(shí)帶動(dòng)PVC骨架8和激光頭10繞伺服舵機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)軸中心轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)向檢出線圈9用于提取沿管道1管壁環(huán)向掃描的缺陷信號，激光頭10發(fā)出的激光打在預(yù)先放置于管道1管口處的帶角度的圓盤上，用于確定缺陷在管壁環(huán)向的位置。

本實(shí)用新型的工作原理為：本實(shí)用新型是為了實(shí)現(xiàn)管道1管壁缺陷的準(zhǔn)確檢測評估。

首先，激勵(lì)線圈3持續(xù)通入穩(wěn)態(tài)的正弦激勵(lì)電流，該激勵(lì)電流會在管道1內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，變化的磁場會在管壁感生出交變的渦流，渦流會受到管壁缺陷的擾動(dòng)，渦流感生的次生磁場以及檢出電壓信號會被軸向檢出線圈4和環(huán)向檢出線圈9捕捉進(jìn)而反映管壁缺陷的信息。

其次，永磁鐵骨架2可在管道1外壁上沿軸向滑動(dòng)進(jìn)行軸向掃描，與此同時(shí)鐵磁性材料骨架4由于受到永磁鐵骨架2的磁吸附力會與永磁鐵骨架2在管道1軸向保持同步運(yùn)動(dòng)。軸向檢出線圈5實(shí)時(shí)捕捉當(dāng)前軸向位置的檢出電壓信號，對該檢出電壓信號進(jìn)行處理并與無缺陷管壁檢出電壓信號進(jìn)行比較，從而判斷當(dāng)前軸向位置是否存在缺陷。如果判定缺陷存在，那么該缺陷的軸向位置就可由此確定，需要進(jìn)一步定位該缺陷的環(huán)向位置。

此時(shí)環(huán)向信號檢出裝置則會發(fā)揮作用。纏繞在PVC骨架8上的環(huán)向檢出線圈9可在伺服舵機(jī)6的驅(qū)動(dòng)下，聯(lián)動(dòng)舵機(jī)臂7產(chǎn)生繞伺服舵機(jī)6中心即管道1內(nèi)壁中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，舵機(jī)臂7轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可由外部信號控制；同時(shí)固連于舵機(jī)臂7上的激光頭10也會繞管壁中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其發(fā)出的激光會打在預(yù)先放置于管道1管口處的帶角度的圓盤上，由此可確定環(huán)向檢出線圈在管壁環(huán)向的當(dāng)前位置；同樣通過對環(huán)向檢出線圈的檢出電壓信號進(jìn)行處理比較，可以確定缺陷在管壁環(huán)向的位置。通過以上方法則可以實(shí)現(xiàn)基于此種磁力傳動(dòng)式穿透型渦流探頭對管道1管壁缺陷的軸向和環(huán)向準(zhǔn)確定位。