[發(fā)明專利]內(nèi)插式全線圈結(jié)構(gòu)電磁超聲縱向?qū)Рㄌ筋^及無損檢測方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010440192.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN111505121A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴翠祥;韓捷;金煜;劉天浩;解晨曦;甘文軍;陳振茂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);核動(dòng)力運(yùn)行研究所;中核武漢核電運(yùn)行技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/24
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

一種內(nèi)插式全線圈結(jié)構(gòu)電磁超聲縱向?qū)Рㄌ筋^，由探頭骨架、纏繞在探頭骨架上的多個(gè)軸向周期分布的螺線管電磁鐵組和收發(fā)一體電渦流線圈、屏蔽導(dǎo)線和表面保護(hù)層組成；探頭整體呈圓柱形結(jié)構(gòu)，檢測時(shí)可直接插入被檢測管道一端內(nèi)部激發(fā)和接收沿管道軸向傳播的縱向超聲導(dǎo)波；本發(fā)明通過采用多個(gè)軸向周期分布的螺線管電磁鐵和螺線管電渦流線圈，相鄰兩螺線管線圈繞制方向相反，螺線管和螺線管電渦流線圈在矩形脈沖電流作用下分別在被測管壁形成周向均勻、軸向周期分布的徑向偏置磁場和周向電渦流，基于洛倫茲力原理實(shí)現(xiàn)沿被測管道軸向傳播的縱向?qū)Рǖ募ぐl(fā)和接收。本發(fā)明可用于非鐵磁性小直徑管道長距離、非接觸和無需要耦合劑導(dǎo)波檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲導(dǎo)波檢測，具體涉及一種無需永磁鐵的內(nèi)插式全線圈結(jié)構(gòu)電磁超聲導(dǎo)波探頭及無損檢測方法，可用于金屬管道的長距離、非接觸和無需耦合劑縱向模態(tài)導(dǎo)波檢測。

背景技術(shù)

管道被大量應(yīng)用于各重要工業(yè)領(lǐng)域，在一些特殊環(huán)境中，常伴隨著高溫、高壓、磨損等惡劣的工況，長期運(yùn)行過程中，管壁容易產(chǎn)生腐蝕和裂紋等各類缺陷，這些缺陷將會(huì)引起管道開裂、管內(nèi)物質(zhì)泄漏等重大事故發(fā)生，因此管道的無損檢測為確保其安全運(yùn)行，防止事故的發(fā)生，具有十分重要的意義。超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)作為近幾年新興的無損檢測技術(shù)，不但具有設(shè)備簡單、攜帶方便和檢測精度高，還具有單點(diǎn)激勵(lì)即可實(shí)現(xiàn)長距離檢測的特點(diǎn)，檢測速度快。相對(duì)于壓電式和磁致伸縮式超聲導(dǎo)波探頭，電磁超聲探頭可提供一種非接觸、無需液體耦合的超聲導(dǎo)波檢測方法，檢測時(shí)對(duì)被測管道表面要求低，無需特殊表面處理。但目前電磁超聲導(dǎo)波探頭主要采用永磁鐵提供偏置磁場，探頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積較大。檢測時(shí)主要采用外包式結(jié)構(gòu)，即探頭沿管道外壁一周布置，且由于永磁鐵磁場強(qiáng)度受限，在曲面管道結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的磁場分布不均，造成探頭轉(zhuǎn)換效率和信噪比較低。同時(shí)，在實(shí)際工業(yè)環(huán)境中存在管道外壁存在包覆層或其他遮擋物，造成管道外壁探頭不可達(dá)。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種針對(duì)非鐵磁性小直徑金屬管的無需永磁鐵的內(nèi)插式全線圈結(jié)構(gòu)電磁超聲縱向模態(tài)導(dǎo)波探頭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、換能效率高和操作方便的非鐵磁性管道內(nèi)插式全線圈結(jié)構(gòu)電磁超聲縱向模態(tài)導(dǎo)波探頭，用于對(duì)非鐵磁性小直徑金屬管道管壁缺陷進(jìn)行長距離、非接觸和無需耦劑的快速無損檢測。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種內(nèi)插式全線圈結(jié)構(gòu)電磁超聲縱向?qū)Рㄌ筋^，由探頭骨架1、軸向周期分布的螺線管電磁鐵組2、收發(fā)一體螺線管電渦流線圈3、電磁鐵屏蔽導(dǎo)線4和電渦流線圈屏蔽導(dǎo)線5以及保護(hù)層6組成；螺線管電磁鐵組2和收發(fā)一體螺線管電渦流線圈3均纏繞在探頭骨架1上，呈多段周期分布，螺線管電磁鐵組2與電磁鐵屏蔽導(dǎo)線4相連接，收發(fā)一體螺線管電渦流線圈3與電渦流線圈屏蔽導(dǎo)線5相連接，螺線管屏蔽導(dǎo)線4和電渦流線圈屏蔽導(dǎo)線5固定在探頭骨架1一端，保護(hù)層6包覆在探頭外側(cè)一周；

所述探頭整體呈圓柱狀結(jié)構(gòu)，檢測時(shí)能直接插入被檢測管道9一端內(nèi)部，激發(fā)和接收沿被檢測管道9軸向傳播的縱向模態(tài)超聲導(dǎo)波10，實(shí)現(xiàn)被檢測管道的長距離、非接觸和無需耦合劑導(dǎo)波檢測。

所述螺線管電磁鐵組2呈多段周期分布，且相鄰兩段螺線管電磁鐵線圈繞制方向相反，形成相同磁極面對(duì)面布置，將螺線管電磁鐵組2產(chǎn)生的軸向磁場7轉(zhuǎn)化為周向均勻分布的徑向磁場8。

所述收發(fā)一體螺線管電渦流線圈3呈多段周期分布，布置在螺線管電磁鐵組2各分段之間，各分段線圈繞制方向相同，但由于相鄰兩段所處下方區(qū)域徑向磁場8方向相反，從而在其下方管壁區(qū)域產(chǎn)生方向相反的電磁力，進(jìn)而在被檢測管道9中激發(fā)和接收沿管道軸向傳播的縱向模態(tài)超聲導(dǎo)波10。

所述收發(fā)一體螺線管電渦流線圈3的分布周期為所激發(fā)縱向超聲導(dǎo)波波長的二分之一。