一種基于馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭的檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)損探傷技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭的檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電廠鍋爐用無(wú)縫鋼管主要用來(lái)制造水冷壁管、過(guò)熱汽管、再熱汽管、省煤器管等重要的電力生產(chǎn)設(shè)備，為了保障電力生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行有計(jì)劃的檢測(cè)和維修，受檢測(cè)環(huán)境和檢測(cè)條件的限制，通常采用較方便的渦流檢測(cè)法對(duì)鍋爐鋼管進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。
[0003]渦流檢測(cè)適用于金屬導(dǎo)體材料表面和近表面缺陷的無(wú)損檢測(cè)，在檢測(cè)實(shí)踐中應(yīng)用廣泛。渦流探頭是渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)性能具有決定性的影響作用。檢測(cè)線圈通常有穿過(guò)式、探頭式和插入式等三種，插入式線圈適用于管件或管道的內(nèi)壁檢測(cè)；探頭式線圈適用于對(duì)試件進(jìn)行局部探測(cè)；穿過(guò)式線圈通常用于對(duì)金屬管棒材表面或近表面上的缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。但采用穿過(guò)式線圈檢測(cè)方式進(jìn)行無(wú)損探傷時(shí)，線圈覆蓋的是管、棒或線材上一段長(zhǎng)度的圓周，獲得的信息是整個(gè)圓環(huán)上影響因素的累積結(jié)果，對(duì)缺陷所處圓周上的具體位置無(wú)法判定，此外，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，如針對(duì)火電廠鍋爐用小管徑鋼管(外徑< 100mm)的檢測(cè)，由于鋼管安裝緊密，檢測(cè)空間狹小，穿過(guò)式線圈法很難完成檢測(cè)作業(yè)。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利“基于交直流復(fù)合磁化的漏磁檢測(cè)內(nèi)外壁缺陷的識(shí)別方法(申請(qǐng)?zhí)?200810055891.5，公開(kāi)號(hào)，CN101216460A) ”涉及了一種鋼管內(nèi)外部缺陷檢測(cè)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)鋼管內(nèi)外壁缺陷的區(qū)分識(shí)別，但該方法是將傳感器置于管壁內(nèi)側(cè)進(jìn)行渦流檢測(cè)，不適用于兩端封閉的在役鍋爐受熱面管的無(wú)損檢測(cè)。中國(guó)專(zhuān)利“一種受熱面管檢測(cè)用渦流探頭(申請(qǐng)?zhí)?201220205052.9，公開(kāi)號(hào)，CN 202583124U) ”涉及一種能夠?qū)﹄娬惧仩t受熱面管進(jìn)行穿過(guò)式渦流檢測(cè)的渦流探頭，由兩個(gè)半圓圈架及環(huán)形排架內(nèi)壁上的排線帶構(gòu)成，可以套入封閉的受熱面管進(jìn)行檢測(cè)，但該方法僅能對(duì)布置間隙較大的直管段進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)彎頭的渦流探傷，而鍋爐受熱面管的彎頭通常是應(yīng)力集中部位，同時(shí)，在高溫?zé)煔夂退魵獾淖饔孟?，也是發(fā)生氧化和腐蝕最嚴(yán)重的部位，屬于重點(diǎn)檢測(cè)部位。
[0005]因此，有必要設(shè)計(jì)一種基于馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭的檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭的檢測(cè)系統(tǒng)及方法，該基于馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭的檢測(cè)系統(tǒng)及方法能用于兩端封閉的熱面管的彎頭部位的渦流檢測(cè)，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)。
[0007]發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0008]—種基于馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭的檢測(cè)系統(tǒng)，包括控制模塊、信號(hào)處理模塊和探頭；
[0009]所述的探頭為馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭，探頭具有一個(gè)下凹的圓弧面，探頭內(nèi)設(shè)有I個(gè)激勵(lì)線圈和4個(gè)檢測(cè)線圈；4個(gè)檢測(cè)線圈兩兩一組分為2組，并分置于激勵(lì)線圈的兩側(cè)；1個(gè)激勵(lì)線圈和4個(gè)檢測(cè)線圈分別繞裝在5個(gè)線圈鐵芯上；
[0010]信號(hào)處理模塊包括信號(hào)發(fā)生器、放大電路、相敏檢波電路和整流濾波電路；
[0011]對(duì)待檢測(cè)的管體進(jìn)行探測(cè)時(shí)，將探頭置于待檢測(cè)的管體上，探頭的圓弧面貼近管體的外壁；
[0012]信號(hào)發(fā)生器受控于控制模塊，信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)加載在激勵(lì)線圈上；
[0013]檢測(cè)線圈的輸出信號(hào)依次經(jīng)放大電路、相敏檢波電路和整流濾波電路處理后進(jìn)入控制模塊。
[0014]兩組檢測(cè)線圈對(duì)稱(chēng)分布在激勵(lì)線圈兩側(cè)，每組檢測(cè)線圈中的2檢測(cè)線圈采用差動(dòng)式連接方式。
[0015]信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生頻率范圍為1KHz?500KHZ的振蕩信號(hào)。
[0016]所述的基于馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭的檢測(cè)系統(tǒng)還包括與控制模塊相連的顯示模塊。
[0017]顯示模塊為雙屏、雙通道顯示模塊。
[0018]線圈鐵芯由多片0.2?0.5mm厚的硅鋼片疊置而成。
[0019]馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭整體上為具有一個(gè)下凹的圓弧面的馬鞍式結(jié)構(gòu)，所述的下凹的圓弧面用于與圓管或圓柱形待測(cè)部件的圓弧形外壁相適配；
[0020]馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的I個(gè)激勵(lì)線圈和4個(gè)檢測(cè)線圈；4個(gè)檢測(cè)線圈兩兩一組分為2組，并分置于激勵(lì)線圈的兩側(cè)；1個(gè)激勵(lì)線圈和4個(gè)檢測(cè)線圈分別繞裝在5個(gè)線圈鐵芯上。下凹的圓弧面位于外殼上。
[0021]一種基于馬鞍形開(kāi)放式雙通道渦流探頭的檢測(cè)方法，采用前述的檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施檢測(cè)；
[0022]將探頭置于待檢測(cè)的管體上，探頭的圓弧面貼近管體的外壁；
[0023]由探頭的激勵(lì)線圈將磁場(chǎng)加載至待檢測(cè)的管體上，再由渦流探頭中的兩組檢測(cè)線圈對(duì)檢測(cè)對(duì)象即待檢測(cè)的管體的反饋信號(hào)進(jìn)行采集，采集的信號(hào)依次經(jīng)放大電路、相敏檢波電路和整流濾波電路處理后進(jìn)入控制模塊進(jìn)行處理。
[0024]檢測(cè)時(shí)，將探頭沿著管體移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中收集反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直管或彎管的表面缺陷探測(cè)。
[0025]控制模塊與信號(hào)處理模塊通過(guò)RS232接口通信。
[0026]探頭為馬鞍式結(jié)構(gòu)，具有一個(gè)下凹的圓弧面。探頭內(nèi)具有平行的三條凹槽，中間的凹槽用于防止激勵(lì)線圈，兩側(cè)的凹槽分別用于放置2組檢測(cè)線圈。
[0027]探頭內(nèi)具有平行的三條凹槽，凹槽的延伸方向與圓弧面的軸線垂直；中間的凹槽用于防止激勵(lì)線圈，兩側(cè)的凹槽分別用于放置2組檢測(cè)線圈。
[0028]渦流檢測(cè)探頭由一組激勵(lì)線圈和兩組檢測(cè)線圈組成，具有檢測(cè)范圍大和檢測(cè)靈敏度高的特點(diǎn)。
[0029]信號(hào)處理模塊能對(duì)渦流探頭反饋的信號(hào)進(jìn)行放大、檢波和濾波處理。
[0030]信號(hào)發(fā)生器能為渦流探頭激勵(lì)線圈提供高頻振蕩信號(hào)，頻率范圍可達(dá)1KHz?500KHZ，具有較寬的頻率范圍。
[0031]相敏檢波電路能有效地減低缺陷處的漏磁對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。
[0032]相敏檢波電路的主要功能:(I)抑制干擾信號(hào)；(2)判別信號(hào)相位和頻率。有半波相敏檢波器和全波相敏檢波器，本專(zhuān)利采用的是一種數(shù)字式全波相敏檢波電路，電路原理圖如圖8所示，相敏檢波為當(dāng)前成熟技術(shù)。
[0033]圖中，ur(t)為參考信號(hào)，經(jīng)整形電路后的輸出的Ul(t)是與被測(cè)信號(hào)us(t)同頻、同相的方波。此方波信號(hào)控制場(chǎng)效應(yīng)管3DJ16從而控制電子開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，決定場(chǎng)效應(yīng)管漏極信號(hào)U1 (t)。差放A2對(duì)信號(hào)1!3和u 3進(jìn)行合成，得到輸出信號(hào)u ο.
[0034]當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管截止時(shí)，運(yùn)放A2工作在跟隨狀態(tài)；當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)，A2工作在反相放大狀態(tài)。
[0035]控制及顯示模塊，用于數(shù)據(jù)處理和顯示，可以采用筆記本電腦，具有雙屏雙通道顯示界面，分別用于顯示兩組差動(dòng)式檢測(cè)線圈的檢測(cè)反饋信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻率、波形相位角、信號(hào)增益等參數(shù)的調(diào)節(jié)，并能對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)。
[0036]所述的禍流探頭激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈，線圈鐵芯米用0.2?0.5mm厚的娃鋼片置制，硅鋼片前端呈弧面，能有效增大激勵(lì)磁場(chǎng)，提高檢測(cè)靈敏度。具體的，可以采用0.2mm,0.3mm、0.35mm 和 0.5mm 的厚度。
[0037]硅鋼片的頂部為與所述圓弧面適配的內(nèi)凹的弧形；硅鋼片的兩側(cè)具有用于繞線的缺口，激勵(lì)線圈對(duì)應(yīng)的鐵芯的硅鋼片尺寸為:寬度24mm(即底邊長(zhǎng)度)，缺口的深度為2mm，缺口寬度為9mm，底部到弧線最低處為14mm，頂部具有半徑為0.5mm的倒角。
[0038]探測(cè)線圈對(duì)應(yīng)的鐵芯的硅鋼片尺寸為:寬度15mm (即底邊長(zhǎng)度)，缺口的深度為2mm，缺口寬度為8mm，底部到弧線最低處為13mm，頂部具有半徑為0.5mm的倒角。
[0039]系統(tǒng)包括控制及顯示模塊、信號(hào)處理模塊和渦流檢測(cè)探頭，其中信號(hào)處理模塊包括信號(hào)發(fā)生器、放大電路、相敏檢波電路以及整流濾波電路。
[0040]信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)傳輸給渦流探頭中的激勵(lì)線圈，將磁場(chǎng)加載至檢測(cè)對(duì)象，再由渦流探頭中的兩組差動(dòng)式連接的檢測(cè)線圈對(duì)檢測(cè)對(duì)象的反饋信號(hào)進(jìn)行采集，信號(hào)處理模塊對(duì)渦流探頭反饋的信號(hào)進(jìn)行放大、檢波和濾波處理，數(shù)據(jù)通過(guò)RS232接口輸出給控制及顯示模塊，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行雙屏顯示、計(jì)算和儲(chǔ)存。本發(fā)明具有較高的檢測(cè)準(zhǔn)確度、靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力，體積小、操作方便，能適用于電廠受熱面管彎頭部位的表面和近表面缺陷檢測(cè)。
[0041]硅鋼片的頂部為與所述圓弧面適配的內(nèi)凹的弧形；硅鋼片的兩側(cè)具有用于繞線的缺口，激勵(lì)線圈對(duì)應(yīng)的鐵芯的硅鋼片尺寸為:寬度24mm(即底邊長(zhǎng)度)，缺口的深度為2mm，缺口寬度為9mm，底部到弧線最低處為14mm，頂部具有半徑為0.5mm的倒角。
[0042]探測(cè)線圈對(duì)應(yīng)的鐵芯的硅鋼片尺寸為:寬度15mm (即底邊長(zhǎng)度)，缺口的深度為2mm，缺口寬度