專利名稱：漏磁探頭測試儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種漏磁探頭測試的儀器，該儀器用于檢查及測試漏磁探傷設備使用的探頭拾取漏磁信號的性能及質量。
背景技術：
在石油專用管生產領域，為保證鋼管質量，漏磁探傷設備是必不可少的、經常使用的設備。而在漏磁探傷設備上，大量應用的是漏磁探頭，尤其在其橫向圓盤上面就有8個或者16個漏磁探頭，這些漏磁探頭撿拾磁信號的性能要求必須一致，才能在探傷設備上面獲得相應的增益。目前漏磁探傷設備大多數是進口設備，漏磁探頭是該設備上用于拾取鋼管探傷漏磁場信號的關鍵器件。探傷設備工作時，在一只橫向探頭圓盤上面要安裝8只探頭，這8只 探頭要求一致性要好。否則，就會造成探傷結果的不一致，不匹配，就難以準確判斷探傷結果。而在漏磁探頭國產化中，當前存在的主要問題就是一致性差。現在只能用萬用表簡單地進行電阻測量，沒有辦法測試探頭撿拾漏磁信號的能力，造成漏磁探傷設備調試的困難，只有費時耗力地反復挑選、調換探頭圓盤上面的8只探頭，然后安裝到設備上面調試，不行就要取下探頭圓盤再更換探頭，這樣反復調換是非常麻煩的工作，而且每次更換鋼管型號都要重復這一工作，嚴重影響生產。
發明內容
本發明的目的是解決漏磁探頭的測試問題，即提供一種漏磁探頭測試儀，用于檢測漏磁探頭拾取磁信號的能力，并以定量數據對于探頭的性能加以比較判定，從而客觀地分析判定漏磁探頭的質量。按照本發明提供的技術方案，所述漏磁探頭測試儀包括電磁脈沖發生器和信號放大及處理電路，所述電磁脈沖發生器包括脈沖信號發生電路、信號放大及選擇電路和電磁信號控制及輸出電路，所述脈沖信號發生電路的輸出端接至信號放大及選擇電路的輸入端，信號放大及選擇電路的輸出端接至電磁信號控制及輸出電路的輸入端；所述信號放大及處理電路的輸入端連接第一待測探頭輸入電路和第二待測探頭輸入電路，信號放大及處理電路輸出信號給示波器；由電磁脈沖發生器產生一定形態和強度的磁信號，加在待測探頭上，第一待測探頭輸入電路或第二待測探頭輸入電路撿拾到磁信號后，轉換為電信號，該電信號再經過信號放大及處理電路進行放大處理，最后通過示波器顯示。所述第一待測探頭輸入電路的待測探頭為線圈式探頭，第二待測探頭輸入電路的待測探頭為霍爾元件式探頭。具體的，所述脈沖信號發生電路包括集成電路ICL8038，ICL8038的4腳通過第二十一電阻連接第一可變電阻一端，ICL8038的5腳通過第二十二電阻連接第一可變電阻一端，第一可變電阻另一端接+15V電源，ICL8038的6腳接+15V電源，ICL8038的10腳通過第一電容接-15V電源,第一可變電阻、第二^ 電阻、第二十二電阻和第一電容決定脈沖信號的頻率和占空比；ICL8038的9腳通過第二十三電阻上拉接到+15V電源，由9腳輸出矩形波信號，接至單刀三擲開關的第三端，該矩形波的幅度為+/-15V ；ICL8038的2腳輸出正弦波信號，通過第二十八電阻接至第八運放的反相輸入端；ICL8038的3腳輸出鋸齒波信號，通過第二十六電阻接至第七運放的反相輸入端；所述信號放大及選擇電路包括第七運放、第八運放和第九運放，第七運放的輸出端連接單刀三擲開關的第一端并通過第二十七電阻連接自身的反相輸入端，第七運放同相輸入端接地，第八運放的輸出端連接單刀三擲開關的第二端并通過第二十九電阻連接自身的反相輸入端，第八運放同相輸入端接地，單刀三擲開關的固定端接第九運放同相輸入端，第九運放輸出端接自身的反相輸入端，構成跟隨器電路；所述正弦波和鋸齒波通過第八運放和第七運放進行相應放大，使其幅度和所述矩形波幅度一致，放大后的正弦波信號接至單刀三擲開關的第二端，放大后的鋸齒波信號接至單刀三擲開關的第一端，單刀三擲開關用于根據需要選擇不同的波形信號。所述電磁信號控制及輸出電路包括第二電容一端接信號放大及選擇電路的輸出，第二電容另一端通過電位器接地，調節電位器選擇輸出信號的幅度，電位器的活動端接 第零二極管的正極單向隔離后，第零二極管的負極接至第一三極管的基極，用于調節電磁脈沖輸出幅度，第一三極管集電極接+15V電源，第一三極管發射極接第二三極管的基極，第二三極管的集電極接+15V電源，第二三極管發射極輸出電流信號帶動電感線圈產生電磁脈沖，第三十電阻一端接第二三極管發射極，另一端接第一三極管發射極、第二三極管集電極和第三i 電阻的一端，第三i 電阻另一端接第一三極管發射極。所述第一待測探頭輸入電路為差動輸入電路，線圈式探頭一端通過第一電阻接+15V電源，并連接第二電阻的一端，第二電阻的另一端與第四電阻一端、第一二極管負極、第二二極管正極共同接至第一運放的反相輸入端，第四電阻另一端接第一運放的輸出端，以及接到單刀雙擲開關的第一端；線圈式探頭另一端接第三電阻，第三電阻的另一端與第五電阻一端、第一二極管的正極、第二二極管的負極共同接至第一運放的同相輸入端，第五電阻的另一端接地。所述第二待測探頭輸入電路包括霍爾元件式探頭一端接+5V電源，另一端接地，霍爾元件式探頭的信號端接至第五運放的同相輸入端，第五運放的輸出端與反相輸入端短接成為跟隨器，并與第七電阻一端相接，第七電阻另一端與第十四電阻一端共同接至第六運放的反相輸入端，第六運放同相輸入端接地，第十四電阻的另一端接第六運放的輸出端，并且接到單刀雙擲開關的第二端。所述信號放大及處理電路根據測試的探頭類別，把單刀雙擲開關撥至第一端或第二端后，信號送至第二運放的同相輸入端，第二運放的反相輸入端通過第六電阻接地，第二運放輸出端接示波器；第二運放的輸出端還通過第十二電阻接至第四運放的反相輸入端，第四運放的同相輸入端通過第十三電阻接地，第零電容跨接在第四運放的反相輸入端和輸出端之間，構成反相積分電路；第十一電阻一端接第四運放的輸出端，第十一電阻的另一端接第三運放的反相輸入端，第三運放的同相輸入端通過第十電阻接地，第九電阻跨接在第三運放的反相輸入端和輸出端之間，第三運放的輸出端接第八電阻的一端，第八電阻另一端接至第二運放的反相輸入端并通過第六電阻接地，使第三運放的輸出經過第八電阻、第六電阻分壓后，反饋到第二運放的反相輸入端。
本發明具有以下優點
I、可以對漏磁探頭撿拾磁信號的能力加以定量的判定。2、可以產生不同形態不同幅度的磁信號，用于漏磁探傷的分析研究。3、減少生產現場選擇調換探頭的工作量。
圖I是本發明的電路框圖。圖2是電磁脈沖發生器電路原理圖。圖3是信號放大及處理電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。如圖I所示，本發明包括電磁脈沖發生器和信號放大及處理電路兩大部分。所述電磁脈沖發生器包括脈沖信號發生電路、信號放大及選擇電路和電磁信號控制及輸出電路，所述脈沖信號發生電路的輸出端接至信號放大及選擇電路的輸入端，信號放大及選擇電路的輸出端接至電磁信號控制及輸出電路的輸入端；所述信號放大及處理電路的輸入端連接第一待測探頭輸入電路和第二待測探頭輸入電路，信號放大及處理電路輸出信號給示波器；由電磁脈沖發生器產生一定形態和強度的磁信號，加在待測探頭上，第一待測探頭輸入電路或第二待測探頭輸入電路撿拾到磁信號后，轉換為電信號，該電信號再經過信號放大及處理電路進行放大處理，最后通過示波器加以觀察研判。所述脈沖信號發生電路可以產生三種不同的磁信號，而且每種磁信號的幅度可調，因此，該漏磁探頭測試儀不僅可以用于檢測探頭質量，而且可以用于漏磁探傷信號研究，針對鋼管中不同的漏磁信號，使用漏磁探頭檢測的不同結果，加以比較鑒別，籍以對漏磁探傷檢測進行研究。當前漏磁設備使用的探頭主要有兩大類，一類探頭由線圈構成，一類探頭由霍爾元件構成。該漏磁探頭測試儀針對兩種不同的探頭，設置了相應的輸入信號處理電路線圈式探頭A和霍爾元件式探頭B兩種不同的輸入電路，即使該儀器可以適用于兩種不同探頭的檢測研究之用。如圖2所示，所述脈沖信號發生電路包括以IC4(集成電路ICL8038)為核心的信號發生電路，其中第一可變電阻W1、第二i^一電阻R21，第二十二電阻R22以及第一電容Cl決定脈沖信號的頻率和占空比。IC4的4腳通過第二十一電阻R21連接第一可變電阻Wl —端，IC4的5腳通過第二十二電阻R22連接第一可變電阻Wl —端，第一可變電阻Wl另一端接+15V電源，IC4的6腳接+15V電源，IC4的10腳通過第一電容Cl接-15V電源；IC4的9腳通過第二十三電阻R23上拉接到+15V電源，由9腳輸出矩形波信號，接至單刀三擲開關K2的第三端K23，該矩形波的幅度為+/-15V ；IC4的2腳輸出正弦波信號，通過第二十八電阻R28接至第八運放IC5b的反相輸入端；IC4的3腳輸出鋸齒波信號，通過第二十六電阻R26接至第七運放IC5a的反相輸入端。在信號放大及選擇電路中，針對正弦波和鋸齒波的幅度分別約為矩形波幅度的1/3和1/4這一特點，對于正弦波和鋸齒波通過運放IC5b和IC5a進行相應放大，使其幅度和矩形波幅度一致，以便于在電磁信號控制及輸出電路統一調整。所述信號放大及選擇電路包括第七運放IC5a、第八運放IC5b和第九運放IC5c，第七運放IC5a的輸出端連接單刀三擲開關K2的第一端K21并通過第二十七電阻R27連接自身的反相輸入端，第七運放IC5a同相輸入端接地，第八運放IC5b的輸出端連接單刀三擲開關K2的第二端K22并通過第二十九電阻R29連接自身的反相輸入端，第八運放IC5b同相輸入端接地，單刀三擲開關K2的固定端接第九運放IC5c同相輸入端,第九運放IC5c輸出端接自身的反相輸入端，構成跟隨器電路；所述正弦波和鋸齒波通過第八運放IC5b和第七運放IC5a進行相應放大，使其幅度和所述矩形波幅度一致，放大后的正弦波信號接至單刀三擲開關K2的第二端K22，放大后的鋸齒波信號接至單刀三擲開關K2的第一端K21，開關K2用于根據需要選擇不同的波形信號，K21為鋸齒波信號，K22為正弦波信號，K23為矩形波信號；由開關K2選定的波形信號接至IC5c的同相輸入端。在電磁信號控制及輸出電路中，第九運放IC5c的輸出信號通過8腳接至第二電容C2 一端，第二電容C2另一端通過電位器W2接地，調節電位器W2選擇輸出信號的幅度，電位 器W2的活動端接第零二極管D的正極單向隔離后，第零二極管D的負極接至第一三極管Vl的基極，用于調節電磁脈沖輸出幅度，第一三極管Vl集電極接+15V電源，第一三極管Vl發射極接第二三極管V2的基極，第二三極管V2的集電極接+15V電源，第二三極管V2發射極輸出電流信號帶動電感線圈L產生電磁脈沖，該電磁脈沖加到待測探頭A或者B，使得A或者B中產生相應的電信號，送至信號放大及處理電路。第三十電阻R30 —端接第二三極管V2發射極，另一端接第一三極管Vl發射極、第二三極管V2集電極和第三十一電阻R31的一端，第三十一電阻R31另一端接第一三極管Vl發射極。如圖3所示，所述信號放大及處理電路連接有線圈式探頭A輸入電路，霍爾元件式探頭B輸入電路。其中待測探頭A輸入電路為差動輸入電路，線圈式探頭A—端通過第一電阻Rl接+15V電源，并連接第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端與第四電阻R4 —端、第一二極管Dl負極、第二二極管D2正極共同接至第一運放ICla的反相輸入端，第四電阻R4另一端接第一運放ICla的輸出端，以及接到單刀雙擲開關的第一端Kll ;線圈式探頭另一端接第三電阻R3，第三電阻R3的另一端與第五電阻R5 —端、第一二極管Dl的正極、第二二極管D2的負極共同接至第一運放ICla的同相輸入端，第五電阻R5的另一端接地。在待測探頭B的輸入電路中，霍爾元件式探頭B—端接+5V電源，另一端接地，霍爾元件式探頭B中間的信號端接至第五運放IC3a的同相輸入端，第五運放IC3a的輸出端與反相輸入端短接成為跟隨器，并與第七電阻R7 —端相接，第七電阻R7另一端與第十四電阻R14 —端共同接至第六運放IC3b的反相輸入端，第六運放IC3b同相輸入端接地，第十四電阻R14的另一端接第六運放IC3b的輸出端，并且接到單刀雙擲開關的第二端K12。在信號放大及處理電路中，根據測試的探頭是A類或B類，把單刀雙擲開關撥至第一端Kll或第二端K12后，信號送至第二運放IClb的同相輸入端，第二運放IClb的反相輸入端通過第六電阻R6接地。第二運放IClb輸出端接示波器觀察記錄對于待測探頭的檢測波形及幅度，從而對探頭性能加以定量評價。同時第三運放IC2a、第四運放IC2b又構成反饋回路，即第二運放IClb的輸出端通過第十二電阻R12接至第四運放IC2b的反相輸入端，第四運放IC2b的同相輸入端通過第十三電阻R13接地，第零電容C跨接在第四運放IC2b的反相輸入端和輸出端之間，構成反相積分電路；第十一電阻Rll —端接第四運放IC2b的輸出端，第十一電阻Rll的另一端接第三運放IC2a的反相輸入端，第三運放IC2a的同相輸入端通過第十電阻RlO接地，第九電阻R9跨接在第三運放IC2a的反相輸入端和輸出端之間，第三運放IC2a的輸出端接第八電阻R8的一端，第八電阻R8另一端接至第二運放IClb的反相輸入端并通過第六電阻R6接地，使第三運放IC2a的輸出經過第八電阻R8、第六電阻R6分壓后，反饋到第二運放IClb的反相輸入端。其中，第七運放IC5a、第八運放IC5b、第九運放IC5c使用一片LM324,第五運放IC3a、第六運放IC3b使用一片UA747，第一運放ICla、第二運放IClb使用一片UA747，第三運放IC2a、第四運放IC2b使用一片UA747。使用本漏磁探頭測試儀可以對于漏磁檢測探頭撿拾磁信號的能力，進行定量的檢測評價，以保證在漏磁探傷中各個通道增益一致；同時，該儀器還可以用于各種不同的漏磁 信號的研究。
權利要求
1.漏磁探頭測試儀，其特征是包括電磁脈沖發生器和信號放大及處理電路，所述電磁脈沖發生器包括脈沖信號發生電路、信號放大及選擇電路和電磁信號控制及輸出電路，所述脈沖信號發生電路的輸出端接至信號放大及選擇電路的輸入端，信號放大及選擇電路的輸出端接至電磁信號控制及輸出電路的輸入端；所述信號放大及處理電路的輸入端連接第一待測探頭輸入電路和第二待測探頭輸入電路，信號放大及處理電路輸出信號給示波器；由電磁脈沖發生器產生一定形態和強度的磁信號，加在待測探頭上，第一待測探頭輸入電路或第二待測探頭輸入電路撿拾到磁信號后，轉換為電信號，該電信號再經過信號放大及處理電路進行放大處理，最后通過示波器顯示。
2.如權利要求I所述的漏磁探頭測試儀，其特征是，所述第一待測探頭輸入電路的待測探頭為線圈式探頭，第二待測探頭輸入電路的待測探頭為霍爾元件式探頭。
3.如權利要求I所述的漏磁探頭測試儀，其特征是，所述脈沖信號發生電路包括集成電路ICL8038 (IC4)，ICL8038 (IC4)的4腳通過第二i^一電阻(R21)連接第一可變電阻(Wl) 一端，ICL8038 (IC4)的5腳通過第二十二電阻(R22)連接第一可變電阻(Wl) —端，第一可變電阻(Wl)另一端接+15V 電源，ICL8038 (IC4) 6 腳接+15V 電源，ICL8038 (IC4) 10腳通過第一電容(Cl)接-15V電源，第一可變電阻(W1)、第二i^一電阻(R21)、第二十二電阻(R22)和第一電容(Cl)決定脈沖信號的頻率和占空比；ICL8038 (IC4) 9腳通過第二十三電阻(R23)上拉接到+15V電源，由9腳輸出矩形波信號，接至單刀三擲開關(K2)的第三端(K23)，該矩形波的幅度為+/-15V;ICL8038 (IC4)的2腳輸出正弦波信號，通過第二十八電阻(R28)接至第八運放(IC5b)的反相輸入端；ICL8038 (IC4)的3腳輸出鋸齒波信號，通過第二十六電阻(R26)接至第七運放(IC5a)的反相輸入端；所述信號放大及選擇電路包括第七運放(IC5a)、第八運放(IC5b)和第九運放(IC5c),第七運放(IC5a)的輸出端連接單刀三擲開關(K2)的第一端(K21)并通過第二十七電阻(R27)連接自身的反相輸入端，第七運放(IC5a)同相輸入端接地，第八運放(IC5b)的輸出端連接單刀三擲開關(K2)的第二端(K22)并通過第二十九電阻(R29)連接自身的反相輸入端，第八運放(IC5b)同相輸入端接地，單刀三擲開關(K2)的固定端接第九運放(IC5c)同相輸入端,第九運放(IC5c)輸出端接自身的反相輸入端，構成跟隨器電路；所述正弦波和鋸齒波通過第八運放(IC5b)和第七運放(IC5a)進行相應放大，使其幅度和所述矩形波幅度一致，放大后的正弦波信號接至單刀三擲開關(K2)的第二端(K22)，放大后的鋸齒波信號接至單刀三擲開關(K2)的第一端(K21)，單刀三擲開關(K2)用于根據需要選擇不同的波形信號。
4.如權利要求I或3所述的漏磁探頭測試儀，其特征是，所述電磁信號控制及輸出電路包括第二電容(C2)—端接信號放大及選擇電路的輸出，第二電容(C2)另一端通過電位器(W2)接地，調節電位器(W2)選擇輸出信號的幅度，電位器(W2)的活動端接第零二極管(D)的正極單向隔離后，第零二極管(D)的負極接至第一三極管(Vl)的基極，用于調節電磁脈沖輸出幅度，第一三極管(Vl)集電極接+15V電源，第一三極管(Vl)發射極接第二三極管(V2)的基極，第二三極管(V2)的集電極接+15V電源，第二三極管(V2)發射極輸出電流信號帶動電感線圈(L)產生電磁脈沖，第三十電阻(R30)—端接第二三極管(V2)發射極，另一端接第一三極管(Vl)發射極、第二三極管(V2)集電極和第三十一電阻(R31)的一端，第三十一電阻(R31)另一端接第一三極管(Vl)發射極。
5.如權利要求2所述的漏磁探頭測試儀，其特征是，所述第一待測探頭輸入電路為差動輸入電路，線圈式探頭一端通過第一電阻(Rl)接+15V電源，并連接第二電阻(R2)的一端，第二電阻(R2)的另一端與第四電阻(R4)—端、第一二極管(Dl)負極、第二二極管(D2)正極共同接至第一運放(ICla)的反相輸入端，第四電阻(R4)另一端接第一運放(ICla)的輸出端，以及接到單刀雙擲開關的第一端(Kll);線圈式探頭另一端接第三電阻(R3)，第三電阻(R3)的另一端與第五電阻(R5) —端、第一二極管(Dl)的正極、第二二極管(D2)的負極共同接至第一運放(ICla)的同相輸入端，第五電阻(R5)的另一端接地。
6.如權利要求2所述的漏磁探頭測試儀，其特征是，所述第二待測探頭輸入電路包括霍爾元件式探頭一端接+5V電源，另一端接地，霍爾元件式探頭的信號端接至第五運放(IC3a)的同相輸入端，第五運放(IC3a)的輸出端與反相輸入端短接成為跟隨器，并與第七電阻(R7) —端相接，第七電阻(R7)另一端與第十四電阻(R14) —端共同接至第六運放(IC3b)的反相輸入端，第六運放(IC3b)同相輸入端接地，第十四電阻(R14)的另一端接第六運放(IC3b)的輸出端，并且接到單刀雙擲開關的第二端(K12)。
7.如權利要求I或2所述的漏磁探頭測試儀，其特征是，所述信號放大及處理電路根 據測試的探頭類別，把單刀雙擲開關撥至第一端(Kll)或第二端(K12)后，信號送至第二運放(IClb)的同相輸入端，第二運放(IClb)的反相輸入端通過第六電阻(R6)接地，第二運放(IClb)輸出端接示波器；第二運放(IClb)的輸出端還通過第十二電阻(R12)接至第四運放(IC2b)的反相輸入端，第四運放(IC2b)的同相輸入端通過第十三電阻(R13)接地，第零電容(C)跨接在第四運放(IC2b)的反相輸入端和輸出端之間，構成反相積分電路;第十一電阻(Rll) —端接第四運放(IC2b)的輸出端，第十一電阻(Rll)的另一端接第三運放(IC2a)的反相輸入端，第三運放(IC2a)的同相輸入端通過第十電阻(RlO)接地，第九電阻(R9)跨接在第三運放(IC2a)的反相輸入端和輸出端之間，第三運放(IC2a)的輸出端接第八電阻(R8)的一端，第八電阻(R8)另一端接至第二運放(IClb)的反相輸入端并通過第六電阻(R6)接地，使第三運放(IC2a)的輸出經過第八電阻(R8)、第六電阻(R6)分壓后，反饋到第二運放(IClb)的反相輸入端。
全文摘要
本發明涉及一種漏磁探頭測試儀，包括電磁脈沖發生器和信號放大及處理電路，所述電磁脈沖發生器包括脈沖信號發生電路、信號放大及選擇電路和電磁信號控制及輸出電路；所述信號放大及處理電路的輸入端連接第一待測探頭輸入電路和第二待測探頭輸入電路，信號放大及處理電路輸出信號給示波器；由電磁脈沖發生器產生一定形態和強度的磁信號，加在待測探頭上，第一待測探頭輸入電路或第二待測探頭輸入電路撿拾到磁信號后，轉換為電信號，該電信號再經過信號放大及處理電路進行放大處理，最后通過示波器顯示。其優點是電磁脈沖信號波形、幅度均可以調節，使之既可以用于漏磁探頭檢測，也可以用于漏磁探傷信號研究。
文檔編號G01N27/83GK102749384SQ20121026079
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者劉廣瓚 申請人:無錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司