一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統的制作方法

本實用新型提供了一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統，屬于電磁檢測技術領域。

背景技術：

對承壓設備這些損傷及其造成的缺陷的檢測，現有無損檢測方法如射線、超聲、磁粉和滲透等，在適應現場的高低溫環境、設備表面狀況等方面都有各自的不足，比如：1)需要和金屬本體進行良好的耦合，以使超聲波能夠實現在傳感器與金屬本體之間的傳播和接收。2)一般是針對某點壁厚的測量，不適用于大面積的掃查檢測，因此檢測速度非常緩慢。

低頻渦流檢測又稱低頻電磁，是使用離散的激勵和接收傳感器線圈，激勵線圈在較低頻率(一般為1Hz-100Hz)下激發產生一個交變電磁場，并穿透被測材料，通過觀測電磁場產生的信號強度變化情況來檢測缺陷。渦流檢測技術是以電磁理論為基礎，當載有電流的測試線圈靠近導體工件時，由線圈產生的交變磁場會在導體中產生感應電流，即產生渦流。渦流的大小、相位及流動形式受工件性能及表面或近表面出現缺陷的影響，渦流的反作用磁場又將引起線圈電壓和阻抗的變化。通過儀器檢測出線圈中電壓或阻抗的變化，即可有效的探測導體內缺陷的存在。渦流檢測技術是從1950開始，常用的渦流通常為1KHz-500KHz，受到趨膚效應的影響，渦流檢測的穿透深度被大大限制，因此渦流檢測常長用于金屬表面和近表面檢測。低頻電磁通過降低頻率克服趨膚效應的影響，有效提高檢測深度30倍以上。

基于上述背景，研發一種能對表面要求不高，最好能有一定提離的快捷、輕便，靈敏度相對較高的無損檢測方法是當前研究的重點，有利于更好的防止特種設備的失效。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統。本實用新型具有便于攜帶，結構簡單，易于操作，敏感度高，可以應用于測量金屬類特種設備的邊角、管子下面等大儀器不容易到達的地方。

本實用新型的技術方案是：

所述的一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統，其特征在于：由伸縮手柄(1)、手柄連接裝置(2)、方向滾輪(3)、前進滾輪(4)、掃描頭(5)、掃描箱(6)、支架(7)、電子模塊(8)和前進滾輪支架(9)組成；伸縮手柄(1)通過手柄連接裝置(2)與掃描箱(6)相連，方向滾輪(3)連接在手柄連接裝置(2)下方，掃描頭(5)位于掃描箱(6)底部中間位置，電子模塊(8)通過支架(7)連接在掃描箱(6)的斜上方，前進滾輪(4)通過前進滾輪支架(9)連接在掃描箱(6)前方。

所述的一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統，其特征在于：伸縮手柄(1)可以收縮并且通過手柄連接裝置(2)折疊。

所述的一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統，其特征在于：電子模塊(8)由顯示模塊(81)、電源模塊(82)、數據采集及缺陷識別模塊(83)組成，數據采集及缺陷識別模塊(83)包括主控芯片(831)、功率放大器(832)和信號處理模塊(833)，顯示模塊(81)由液晶顯示屏(811)及蜂鳴器(812)組成。

所述的一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統，其特征在于：掃描頭(5)由霍爾效應傳感器(51)、激勵線圈(52)組成，主控芯片(831)產生一個低頻正弦信號(1-100Hz)，經過功率放大器(832)放大后，信號通過激勵線圈(52)后產生磁場，缺陷會使磁場發生變化，霍爾效應傳感器(51)能感應出這種磁場的變化并通過信號處理模塊(833)在液晶顯示屏(811)顯示出來。

本實用新型的有益效果是：

1.本實用新型不需要永磁激勵，減輕了設備重量和操作強度，能夠識別缺陷是位于被檢試件的底部或是頂部，提高了檢測精度，并且對被檢表面要求低。

2.本實用新型具有速度快，無需耦合的的有點，并且能夠通過渦流傳感器陣列實現電磁成像。

3.本實用新型便于攜帶，結構簡單，易于操作，敏感度高。

4.本實用新型可以應用于測量金屬類特種設備的邊角、管子下面等大儀器不容易到達的地方。

附圖說明

圖1是一種基于低頻電磁的金屬類特種設備損傷檢測系統整體示意圖；

圖2是一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統的電子模塊框圖；

圖3是一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統的掃描頭示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施實例對本實用新型作進一步描述：

參見附圖1，一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統，其特征在于：由伸縮手柄(1)、手柄連接裝置(2)、方向滾輪(3)、前進滾輪(4)、掃描頭(5)、掃描箱(6)、支架(7)和電子模塊(8)組成；伸縮手柄(1)通過手柄連接裝置(2)與掃描箱(6)相連，方向滾輪(3)連接在手柄連接裝置(2)下方，掃描頭(5)位于掃描箱(6)底部中間位置，電子模塊(8)通過支架(7)連接在掃描箱(6)的斜上方，前進滾輪(4)通過前進滾輪支架(9)連接在掃描箱(6)前方。伸縮手柄(1)可以收縮并且通過手柄連接裝置(2)折疊。

圖2所示為一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統的電子模塊的框圖，如圖所示，電子模塊(8)由電源模塊(81)、數據采集及缺陷識別模塊(83)和顯示模塊(82)。電源模塊(81)選用7805降壓芯片，將12V的直流電壓變換成直流5V電壓，用于給其他模塊供電，同時在電池電壓過低時給出報警信號。數據采集及缺陷識別模塊(83)的主控芯片(831)選用STM32F103ZET6，主要完成對磁場數據的采集以及對缺陷的識別和量化功能，以及人機交互信息的處理功能，是檢測系統的核心模塊。主控芯片(831)將采集到的數據與正常數據比較，以判斷缺陷有無。而采集數據與正常數據之差的絕對值大小，能反應缺陷的深度。通過檢測數據與一系列對應于不同深度的標準缺陷數據進行比較，即可實現缺陷量化。標準缺陷數據是在設備標定時，在標準試板上逐個掃描標準缺陷采集得到，這些數據存儲在主控芯片(831)的閃速存儲器(8311)中，每次檢測開始之前，首先由用戶設定待測底板的厚度值及缺陷深度報警閾值，然后由主控芯片(831)查找閃存存儲器(8311)里存儲的對應板厚的閾值數據。開始檢測后，每次循環采集掃描頭(5)的數據，采集一定次數后，即可得到掃描頭(5)中每個霍爾效應傳感器(51)的峰峰值，將這些峰峰值與標準缺陷數據進行比較，以判斷該探頭對應掃描區域的缺陷有無。如果發現缺陷，就進入缺陷報警狀態，蜂鳴器(812)響并由液晶顯示屏(811)來顯示缺陷的位置及缺陷的寬度以及每個霍爾效應傳感器(51)所檢測到的缺陷的深度信息。

圖3所示為一種基于低頻渦流的金屬類特種設備損傷檢測系統的掃描頭(5)示意圖，如圖所示，掃描頭(5)由霍爾效應傳感器(51)、激勵線圈(52)、支架(53)和磁軛(54)組成。霍爾效應傳感器(51)選用UGN3503，組成一個陣列，放在支架(53)上，激勵線圈(52)采用U型錳鋅鐵氧體做磁芯，由兩個線圈組成，線圈為直徑為0.3-0.7mm漆包線，匝數在50匝左右，纏繞在磁軛(54)上。主控芯片(831)產生一個低頻正弦信號，頻率為1-100Hz，經過功率放大器(832)放大后，信號通過激勵線圈(52)后產生磁場，缺陷會使磁場發生變化，霍爾效應傳感器(51)能感應出這種磁場的變化并通過信號處理模塊(833)將信號通過IIC通信傳送給主控芯片(831)，在液晶顯示屏(811)顯示出來。