[發明專利]一種管道磁致伸縮扭轉波傳感器及其檢測方法

有效

• 申請號: 202010565832.3
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111665266B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 張東來;高偉;張恩超;晏小蘭
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）（哈爾濱工業大學深圳科技創新研究院）
• 主分類號: G01N22/02
• 分類號: G01N22/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本發明提供了一種管道磁致伸縮扭轉波傳感器及其檢測方法，該管道磁致伸縮扭轉波傳感器包括第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體、夾持裝置、第一線圈、第二線圈，所述第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體用于包裹在待測管道的外側，所述夾持裝置用于固定第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體，所述第一線圈繞于第一瓦片形永磁體的外側，所述第二線圈繞于第二瓦片形永磁體的外側，所述第一線圈和第二線圈分別通過連接器連成通路；所述第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體的磁場方向相反。本發明的技術方案有效利用磁致伸縮扭轉波實現管道非接觸檢測；傳感器結構簡潔，安裝方便，缺陷檢測分辨率高。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，尤其涉及一種管道磁致伸縮扭轉波傳感器及其檢測方法。

背景技術

由于扭轉波頻散少，管道內外介質對其衰減小，使得其在導波檢測中得到廣泛關注。為了在管道中產生扭轉波，需要提供周向的靜態勵磁和軸向的動態勵磁，但是管道周向上為封閉式結構，因此難以在周向上實現均勻一致的勵磁狀態。目前關于扭轉波多聚焦于帶磁致伸縮片傳感器的研究。通過在管道表面使用高磁致伸縮系數的材料能夠增加磁致伸縮激勵效率，但是失去了磁致伸縮導波傳感器非接觸的特性。而且磁致伸縮片需要通過耦合劑黏貼在管道表面，因此需要在檢測前移除管道的包覆層，防腐漆等材料，還需要對管道表面進行打磨處理，以重復使用傳感器，每次傳感器粘貼狀態難以保持一致，因此增加了傳感器成本，使得檢測信號復雜化。而對于非接觸式扭轉模態導波傳感器的研究主要集中在使用周期性排布的磁極（Periodicpermanent?Magnet，PPM）的扭轉波傳感器。當管道直徑或是表面積較小時，就會限制永磁體的擺放數量。

發明內容

針對以上技術問題，本發明公開了一種管道磁致伸縮扭轉波傳感器及其檢測方法，利用帶瓦片形永磁體的磁致伸縮導波傳感性能能夠對小直徑管道進行扭轉波的激勵和檢測，實現在管道不產生軸向靜態磁場的前提下，在周向上產生均勻的磁場，提高了管道缺陷檢測能力。

對此，本發明采用的技術方案為：

一種管道磁致伸縮扭轉波傳感器，其包括第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體、夾持裝置、第一線圈、第二線圈，所述第一瓦片形永磁體?、第二瓦片形永磁體用于包裹在待測管道的外側，所述夾持裝置用于固定第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體，所述第一線圈繞于第一瓦片形永磁體的外側，所述第二線圈繞于第二瓦片形永磁體的外側，所述第一線圈和第二線圈分別通過連接器連成通路；所述第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體的磁場方向相反。

采用此技術方案，在待測管道上安裝所述管道磁致伸縮扭轉波傳感器，使得第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體包裹在待測管道的外側，且第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體的磁場方向相反；采用激勵傳感器在管道上激發扭轉波，其中第一線圈和第二線圈的電流方向相反，扭轉波沿著管道軸向進行傳播；在激勵傳感器的一側設置檢測傳感器，當扭轉波遇到缺陷時，部分導波發生反射，當缺陷反射的導波傳播至檢測傳感器處時，檢測傳感器上產生感應電壓，可以通過檢測到的感應電壓信號的時間和幅值來判斷缺陷的位置和大小。

作為本發明的進一步改進，所述第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體為兩個或以上，兩個或以上的第一瓦片形永磁體用于包裹在待測管道一半的外表面上，兩個或以上的第二瓦片形永磁體用于包裹在待測管道另一半的外表面上。

作為本發明的進一步改進，兩個或以上的第一瓦片形永磁體/第二瓦片形永磁體的N極、S極相對設置?；所述第一線圈繞于兩個或以上的第一瓦片形永磁體的外側；所述第二線圈繞于兩個或以上的第二瓦片形永磁體的外側。

作為本發明的進一步改進，所述第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體為兩個，所述第一瓦片形永磁體、第二瓦片形永磁體的周向角度為90°。

作為本發明的進一步改進，相鄰的第一瓦片形永磁體與第二瓦片形永磁體之間的間距為2~10mm。進一步的，相鄰的第一瓦片形永磁體與第二瓦片形永磁體之間的間距為4mm。