[發明專利]一種海洋結構物缺陷交流電磁場三維成像檢測探頭

有效

• 申請號: 201610827008.4
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN107843642B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 袁新安;李偉;陳國明;吳衍運;楊偉超;馬維平
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種海洋結構物缺陷交流電磁場三維成像檢測探頭，包括水密封接頭、密封墊，其特征在于：還包括殼體、與殼體配合的底蓋，安裝在殼體內同等大小的U型磁芯甲和U型磁芯乙、纏繞在U型磁芯甲橫梁的激勵線圈甲、纏繞在U型磁芯乙橫梁的激勵線圈乙、安裝一排三軸TMR傳感器的傳感器電路板和信號處理電路板，所述U型磁芯甲和U型磁芯乙的橫梁平行放置且之間設有一定的間距，激勵線圈甲和激勵線圈乙的漆包線纏繞方向相同。本發明的有益效果是：采用高精度三軸隧道磁電阻磁場(TMR)傳感器有效解決缺陷檢測靈敏度和精度問題，采用雙U型激勵結構，有效增大激勵均勻電流區域，減少缺陷的漏檢和誤判。

技術領域

本發明涉及水下無損檢測技術領域，特別涉及一種水下結構物缺陷交流電磁場三維成像檢測探頭。

背景技術

海洋結構物在資源開發、船舶運輸、港口建設等領域有著廣泛的應用，是海洋工程開發的重要工具和平臺。由于海洋水下服役的特殊環境，水下結構物很容易產生各種類型的缺陷。交流電磁場檢測技術是一種新型的電磁無損檢測技術，具有提離不敏感、精確定量缺陷、無需標定等有點，非常適合水下結構物缺陷的檢測。

傳統交流電磁場檢測探頭采用特征信號或者蝶形圖的方式判斷缺陷的存在，可視化程度低，需要對人員進行培訓，采用兩個特征信號Bx、Bz只能反映缺陷的深度、長度信息，不能直觀反映缺陷的三維畸變磁場和缺陷三維尺寸(深度、長度和寬度)信息。傳統交流電磁場探頭采用線圈式傳感器，零度敏差，精度低，對于微小缺陷的識別能力有限，且線圈式傳感器受到制作工藝限制，很難使陣列傳感器的精度、靈敏度一致，引起成像顯示的背景不均勻，帶來缺陷的誤判。傳統激勵線圈或單U型載流線圈在結構物表面產生的均勻電流區域小，對陣列傳感器很容易檢測到非均勻區域的電場，引入缺陷誤判和干擾因素，不利于缺陷的可視化成像。傳統交流電磁場檢測探頭內部只包含激勵線圈和傳感器，未包含缺陷信號的處理模塊，在檢測探頭與信號處理裝置信號線過長時微弱的缺陷信號衰減嚴重，且電纜或探頭的擾動即可引起很大的畸變缺陷信號，可造成缺陷的漏檢或誤判。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術不足，提供了一種海洋結構物缺陷交流電磁場三維成像檢測探頭，采用高精度三軸隧道磁電阻磁場(TMR)傳感器有效解決缺陷檢測靈敏度和精度問題，能夠繪制空間畸變Bx、By和Bz，實現缺陷三維畸變磁場的實時顯示和高精度成像，為缺陷三維尺寸(長度、寬度和深度)反演提供可靠的數據支撐，采用雙U型激勵結構，有效增大激勵均勻電流區域，在探頭內部封裝信號處理模塊，減少缺陷的漏檢和誤判。

一種海洋結構物缺陷交流電磁場三維成像檢測探頭，包括水密封接頭、密封墊，其特征在于：還包括殼體、與殼體配合的底蓋，安裝在殼體內同等大小的U型磁芯甲和U型磁芯乙、纏繞在U型磁芯甲橫梁的激勵線圈甲、纏繞在U型磁芯乙橫梁的激勵線圈乙、安裝一排三軸TMR傳感器的傳感器電路板和信號處理電路板，所述U型磁芯甲和U型磁芯乙的橫梁平行放置且之間設有一定的間距，U型磁芯甲和U型磁芯乙的腿與底蓋上表面接觸，激勵線圈甲和激勵線圈乙的漆包線纏繞方向相同，所述傳感器電路板長度方向與U型磁芯甲的橫梁方向垂直且傳感器電路板寬度方向位于U型磁芯甲橫梁的中心下方，三軸TMR傳感器的X方向輸出的磁場信號Bx與信號處理電路板的Bx信號處理陣列連接，三軸TMR傳感器的Y方向輸出的磁場信號By與信號處理電路板的By信號處理陣列連接，三軸TMR傳感器的Z方向輸出的磁場信號Bz與信號處理電路板的Bz信號處理陣列連接。

所述殼體上方兩棱角設有圓角，所述水密封接頭安裝在殼體側面且位于U型磁芯甲和U型磁芯乙之間，所述底蓋通過螺母安裝在殼體的凹槽內，密封墊安裝在殼體密封槽甲與底蓋密封槽乙之間形成的空腔內，所述殼體和底蓋的材料均為尼龍塑料，所述傳感器電路板安裝在底蓋的長槽內，三軸TMR傳感器沿著傳感器電路板長度方向緊密排布，三軸TMR傳感器與底蓋下表面提離高度為3mm，信號處理電路板利用螺釘安裝在殼體上方的螺釘孔。