一種基于聚磁橋路的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種基于聚磁橋路的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置，包括穿過式磁化線圈、導磁元件、聚磁元件以及電磁超聲檢測線圈，其中磁化線圈用于將待檢測鋼管同心設置其中，由此在通電后產生沿其軸向分布的磁場；導磁元件呈板狀結構對稱設置在磁化線圈的外側，用于使所產生的磁場沿著鋼管法線方向分布；聚磁元件分別設置在各個所述導磁元件上，其下端貼近待檢測鋼管的外表面并保持間隙；電磁超聲檢測線圈安裝在所述間隙中，用于在通以高頻電流時執行對鋼管壁厚的測量。本發明專利技術還公開了其他的構造形式。通過本發明專利技術，能夠在待檢測鋼管的局部位置形成徑向穩恒強磁場，并采用對稱布置以消除對鋼管的吸力，因而尤其適用于鋼管在線高速測厚等用途。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電磁超聲測厚
，更具體地，涉及一種基于聚磁橋路的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置。
技術介紹
鋼管壁厚是各鋼管廠在生產過程中必須檢測的重要參數之一。傳統的手工測量方法采用卡規或者便攜式超聲波測厚儀來完成，其存在效率低、人工成本高、誤差大等缺陷。為此，國內外一些研究機構開始采用水浸式自動化超聲測厚方式，然而耦合劑的使用、測量精度不高以及難于運用于自動測厚和高溫實時測厚這些因素，制約了該方法在鋼管壁厚測量過程的廣泛使用。 近年發展起來的電磁超聲測厚方式不需要耦合劑，能夠方便實現快速測量。影響電磁超聲測厚探頭性能的一個主要環節是探頭檢測線圈正下方待測工件趨膚層內的法向磁場強度，該磁場越強回波信號越穩定、測量的可靠性和精度越高。國內外一直采用永久磁鐵提供這一磁場，因不容易斷磁，吸力大，探頭磨損快，且工作一段時間后吸附大量的鐵屑難以清理，因此會影響測量精度；另一方面，由于永久磁鐵的磁力有限，強力磁化場的提供受到制約。針對以上技術問題，CN101706266A中公開了一種用于電磁超聲換能器的脈沖電磁鐵，其中采用脈沖電磁鐵建立強磁場，然而，其在自動化連續測量中仍然難以獲得穩定的信號，相應直接影響到測量精度，尤其在高速測量環境下。因此，對于鋼管在線快速自動測厚過程如何提供穩恒的強磁場，對電磁超聲測厚原理的實施尤為重要。
技術實現思路
針對現有技術的以上缺陷和技術需求，本專利技術的目的在于提供一種基于聚磁橋路的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置，其通過建立磁橋回路的方式在待檢測鋼管的局部位置形成徑向穩恒強磁場，并采用對稱布置以消除對鋼管的吸力，由此可在全圓周方向建立多個獨立磁場，從而實現陣列式自動化電磁超聲鋼管壁厚測量功能。按照本專利技術的一種構造形式，提供了一種基于聚磁橋路的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置，該測量裝置包括穿過式磁化線圈、導磁元件、聚磁元件以及電磁超聲檢測線圈，其中所述穿過式磁化線圈用于將待檢測鋼管同心設置其中，由此在通以直流電后對鋼管產生沿其軸向分布的磁場；所述導磁元件呈板狀結構設置在所述穿過式磁化線圈的外側，用于使該磁化線圈所產生的磁場改變方向沿著待檢測鋼管的法線方向分布；所述聚磁元件呈臂狀結構分別對稱設置在各個所述導磁元件上，其下端貼近待檢測鋼管的外表面并保持間隙，由此連同鋼管一起形成封閉的磁橋回路，并在該下端端面與鋼管外表面之間形成沿著鋼管徑向分布的聚集磁場；所述電磁超聲檢測線圈安裝在聚磁元件下端與鋼管外表面之間的所述間隙中，用于在通以高頻電流時在待檢測鋼管的趨膚層產生感應渦流并在聚集磁場環境下激發超聲波，由此執行對鋼管壁厚的測量。通過以上構思，由于采用直流磁化方式快速建立較強的穩恒磁場，并利用高導磁材料制成的導磁元件和聚磁元件來搭建封閉的磁橋回路，這樣能夠收集分布到空氣中的部分磁場并將其進一步聚集到鋼管表層形成以垂直鋼管表面為主的穩恒強磁場，由此保證高速測量環境下的測量精度；此外，通過對稱布置磁橋回路，可消除對待檢測鋼管的吸力，從而有助于進一步提高測量的準確性。按照本專利技術的另一構造形式，提供了一種基于聚磁橋路的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置，該測量裝置包括穿過式磁化線圈、導磁元件、聚磁元件以及電磁超聲檢測線圈，其中 所述穿過式磁化線圈用于將待檢測鋼管同心設置其中，由此在通以直流電后對鋼管產生沿其軸向分布的磁場；所述導磁元件呈筒狀結構將所述穿過式磁化線圈套設其中，用于使該磁化線圈所產生的磁場改變方向沿著待檢測鋼管的法線方向分布；所述聚磁元件呈臂狀結構并沿著所述導磁元件的周向分別對稱設置在導磁元件上，其下端貼近待檢測鋼管的外表面并保持間隙，由此連同鋼管一起形成封閉的磁橋回路，并在該下端端面與鋼管外表面之間形成沿著鋼管徑向分布的聚集磁場；所述電磁超聲檢測線圈安裝在聚磁元件下端與鋼管外表面之間的所述間隙中，用于在通以高頻電流時在待檢測鋼管的趨膚層產生感應渦流并在聚集磁場環境下激發超聲波，由此執行對鋼管壁厚的測量。通過以上構思，由于采用直流磁化方式快速建立較強的穩恒磁場，并利用高導磁材料制成的導磁元件和聚磁元件來搭建封閉的磁橋回路，這樣能夠在鋼管表層形成以垂直鋼管表面為主的穩恒強磁場，由此保證高速測量環境下的測量精度；此外，通過沿著待檢測鋼管的周向方向對稱布置多個磁橋回路，便于實現在鋼管全周向建立多個獨立強磁場，從而增強鋼管壁厚測量的操作便利性，并有助于減少誤差，提高測量的準確性。優選地，所述導磁元件的外徑為所述穿過式磁化線圈的外徑的I. 1-1. 2倍，且其厚度為2(T40mm。通過對導磁元件的直徑及厚度等結構參數作出以上限定，較多的對比測試表明，其能夠確保在對鋼管壁厚的測量過程中不被磁化飽和，相應地，可有效避免斷磁現象，并提高鋼管在線快速自動測厚的準確性。優選地，所述聚磁元件呈上端截面積相對較大、下端截面積相對較小的臂狀結構，且其截面積相對較小的下端貼近待檢測鋼管的外表面。通過將聚磁元件的結構形狀及其設置方式進行以上限定，可以將磁化線圈所產生并由導磁元件改變方向后的磁場分布進一步集中聚集在靠近電磁超聲檢測線圈的區域，由此便于提高磁場強度，并有助于增強超聲檢測信號及提高檢測的可靠性。優選地，所述聚磁元件相對于待檢測鋼管可沿其徑向方向上調節，由此適用于不同管徑的待檢測鋼管。優選地，所述導磁元件和聚磁元件均由譬如電工用鐵的高導磁材料制成。優選地，所述電磁超聲檢測線圈上設置有耐磨陶瓷片，并通過該耐磨陶瓷片與待檢測鋼管的表面相接觸。通過在電磁超聲檢測線圈與待檢測鋼管之間設置作為保護層的耐磨陶瓷片，能夠在保證電磁超聲檢測過程順利進行的同時，有效減少移動檢測過程中，由于鋼管與檢測線圈之間可能的接觸摩擦所造成的對檢測線圈的損壞。優選地，所述耐磨陶瓷片的厚度小于O. 3_。 通過對耐磨陶瓷片的厚度進行以上具體限定，較多的試驗測試表明，其能夠使得檢測線圈與待檢測鋼管之間始終保持相對恒定的間隔，并且該間隔不致于對信號造成衰減，從而影響到測量精度?？傮w而言，按照本專利技術的基于聚磁橋路的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置與現有技術相比，主要具備以下的技術優點I、通過建立磁橋回路的方式，能夠在待檢測鋼管局部位置形成主要沿著徑向分布的穩恒強磁場，保證對鋼管壁厚測量的可靠性和精度；此外，通過采用對稱式分布聚磁元件，能夠有效消除對待檢測鋼管的吸力，實現在鋼管全周向建立多個獨立強磁場，從而進一步提聞測量的穩定性；2、通過對導磁元件、聚磁元件和電磁超聲測量線圈的結構、材料和尺寸方面的進一步優化選擇，能夠使磁場分布進一步集中聚集在靠近電磁超聲檢測線圈的區域，由此增強超聲檢測信號及提高檢測的可靠性；此外，可以避免測量過程中對測量線圈的損壞，提高裝置的使用壽命；3、按照本專利技術的測量裝置整體結構緊湊、便于操作，并具備精度高的特點，因而尤其適用于鋼管高速測厚以及在線自動測厚等用途。附圖說明圖I是按照本專利技術一種構造形式的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置的結構示意圖；圖2是按照本專利技術另一構造形式的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置的結構示意圖；圖3是按照本專利技術具備耐磨陶瓷片的電磁超聲檢測線圈的結構示意圖。在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中I-穿過式磁化線圈2-導磁元件3-聚磁元件4-電磁超聲檢測線圈5-耐磨陶瓷片6-待檢測鋼管7-磁力線具體實施例方式為了使本專利技術的目本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于聚磁橋路的鋼管壁厚電磁超聲測量裝置，該測量裝置包括穿過式磁化線圈（1）、導磁元件（2）、聚磁元件（3）以及電磁超聲檢測線圈（4），其中：所述穿過式磁化線圈（1）用于將待檢測鋼管（6）同心設置其中，由此在通以直流電后對鋼管產生沿其軸向分布的磁場；所述導磁元件（2）呈板狀結構設置在所述穿過式磁化線圈（1）的外側，用于使該磁化線圈所產生的磁場改變方向沿著待檢測鋼管（6）的法線方向分布；所述聚磁元件（3）呈臂狀結構分別對稱設置在各個所述導磁元件（2）上，其下端貼近待檢測鋼管（6）的外表面并保持間隙，由此連同鋼管一起形成封閉的磁橋回路，并在該下端端面與鋼管外表面之間形成沿著鋼管徑向分布的聚集磁場；所述電磁超聲檢測線圈（4）安裝在聚磁元件下端與鋼管外表面之間的所述間隙中，用于在通以高頻電流時在待檢測鋼管（6）的趨膚層產生感應渦流并在聚集磁場環境下激發超聲波，由此執行對鋼管壁厚的測量。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：康宜華，涂君，劉姚瑤，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：