[發明專利]基于磁致伸縮逆效應的管道應力檢測探頭及方法

在審

• 申請號: 202010601924.2
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111595493A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 王宇楠;徐義忠;徐春風;宋華東;宋云鵬;諸海博;郭曉婷;張文強;湯銀龍;蔡軍;劉冠林;楊瑞軒;高青文
• 申請（專利權）人: 沈陽儀表科學研究院有限公司
• 主分類號: G01L1/12
• 分類號: G01L1/12
• 代理公司: 北京弘慧知識產權代理有限公司 11749
• 代理人: 朱紫曉

本發明提供的基于磁致伸縮逆效應的管道應力檢測探頭及方法中，檢測探頭為非接觸式，線圈、磁鐵、磁軛在電路板上一體化集成，能夠顯著提高測量結果的靈敏度。本申請將激發線圈和采集線圈合為一個線圈，優化線圈及磁路設計，能夠降低檢測探頭的體積，使得檢測探頭小型化。另外，本申請中的激勵采用調頻諧振處理，降低了功耗。本申請提供的基于磁致伸縮逆效應的管道應力檢測探頭不僅可用于管道外檢測，也可搭載內檢測設備進行管道內檢測，解決了已經深埋的油氣水管道檢測應力難的問題。非接觸式檢測也適用于惡劣工況或環境。本申請提供的檢測探頭響應速度快，靈敏度高，功耗低，可以在工程上應用推廣。

技術領域

本發明涉及管道內檢測技術領域，尤其涉及基于磁致伸縮逆效應的管道應力檢測探頭及方法。

背景技術

管線為聯結泵、閥或控制系統等的管道，用于傳送液體、氣體或研成粉末的固體。對于復雜線路，其可能存在壓力、重力、溫度、風、海浪、土壤約束，同時還存在地震、動設備的震動、閥門關閉/開啟導致的水錘氣錘等外力載荷作用，其中，外力載荷是管道產生應力問題的主要原因。管道產生應力問題后，易出現管道破裂，引發管道泄漏、斷裂甚至爆炸等事故，造成生命財產損失。

基于此，需要對管道應力進行檢測，以通過應力值大小，分析可能存在隱患的區域或者因素，以便及時整改，避免發生事故。對管道進行應力檢測時，通常對一些關鍵位置的應力值進行驗證，從而保證管道自身和與其相連的機械、設備、土建結構的安全。目前，國際上對應力檢測研究起步較晚，國內更是沒有對應的管道內檢測產品進入市場，因此，需要一種檢測管道應力的產品。

發明內容

本發明提供一種基于磁致伸縮逆效應的管道應力檢測探頭及方法，以檢測管道內應力。

本發明提供一種基于磁致伸縮逆效應的管道應力檢測探頭，所述探頭包括電路板以及均設置在所述電路板同一側的線圈、磁鐵和磁軛；所述電路板上設有順次電連接的LC振蕩電路、轉換電路以及MCU控制電路；

其中，所述線圈分別電連接所述LC振蕩電路和所述轉換電路；

所述磁鐵和所述磁軛分別位于所述線圈的四周；

所述線圈與管道的軸向方向相平行。

優選地，所述電路板上相對設置有兩個所述磁鐵，且兩個所述磁鐵之間設有所述線圈，所述線圈的上方設有所述磁軛，且所述磁軛與兩個所述磁鐵相接觸。

優選地，所述線圈為多層平繞式工字電感線圈。

優選地，所述LC振蕩電路包括微調電容，所述微調電容與所述線圈并聯。

優選地，所述轉換電路包括驅動模塊、RP+L測量模塊、高分辨率L測量模塊以及寄存器邏輯處理模塊，所述寄存器邏輯處理模塊分別電連接所述RP+L測量模塊和所述高分辨率L測量模塊；所述驅動模塊分別電連接所述LC振蕩電路、所述RP+L測量模塊、所述高分辨率L測量模塊。

本發明提供一種基于磁致伸縮逆效應的管道應力檢測方法，包括：

時鐘初始化后的轉換電路將外接電源的電壓轉化為交流激勵信號，并發送至LC振蕩電路；

所述LC振蕩電路根據所述交流激勵信號激發線圈，以磁化管道待檢測部位；

所述轉換電路測量并存儲所述線圈的阻抗、諧振頻率和電感，得到所述線圈的感抗；

MCU控制電路按照2.5MHz的固定采樣頻率采集所述轉換電路中存儲的感抗，并通過數據輸出線路輸出。

本發明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：