金属管道内外壁缺陷的脉冲涡流检测系统

发布时间：2021-07-15 17:05

　　针对金属管道的内、外壁缺陷的区分难题,采用脉冲涡流检测技术来区分内、外壁缺陷,设计了一套涡流检测系统。系统采用占空比为50%的矩形波作为涡流激励信号;设计了分别由涡流线圈和串联电阻组成的测量桥臂和参考桥臂;通过中央处理器（CPLD）进行除法运算得到差分电导,根据差分电导的不同波形,可以判断缺陷是位于管道内壁还是外壁。设计了信号采样时序,利用内检测器动态测试机构来评价涡流检测系统对内、外壁缺陷的识别程度。测试结果表明该脉冲涡流检测系统能准确区分出金属管道的内、外壁缺陷。 

【文章来源】：无损检测. 2020,42(06)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

脉冲涡流检测系统硬件框图

文章所设计的脉冲涡流检测系统便是利用内、外壁信号的不同产生机理，形成不同的差分电导来进行检测的。脉冲涡流检测系统的设计原理如图1所示。检测时采用占空比为50%的方波作为涡流激励信号[4]。所设计的脉冲涡流电桥包括测量桥臂和参考桥臂[5]，测量桥臂包括线圈MEA1和与之串联的电阻R1，参考桥臂包括线圈REF1和与之串联的电阻R2。涡流激励信号加载到测量桥臂和参考桥臂后发射空间交变磁场，对管道进行电磁激励。当管道中没有缺陷时，涡流检测电桥通过测量桥臂及参考桥臂上串联的电阻R1、R2达到平衡。当涡流检测电桥碰到有腐蚀、裂纹等内、外壁缺陷的管道时，由于测量线圈MEA1和参考线圈REF1进出（进入和离开）缺陷的时间不同，会在涡流检测电桥的桥臂上引起电压差。差分电压采样电路通过运算放大器采集测量线圈和参考线圈之间的差分电压VDIFF1。同时，缺陷的存在会导致测量线圈和参考线圈中的电流不一致，形成差分电流。差分电流测量电路通过跨阻放大将测量线圈和参考线圈上的桥臂电流转化成电压VI1和VI2，中央处理器通过数学运算，将两个电压VI1和VI2转化成测量桥臂和参考桥臂之间的差分电流IDIFF1。用差分电流除以差分电压，便可得到涡流电桥的差分电导，如式（1）所示。当脉冲涡流检测系统经过管道内壁缺陷时，涡流检测单元的差分电导会有先正峰值后负峰值的波形产生；当涡流系统经过管道外壁缺陷时，差分电导只有正峰值的波形产生；当管道没有缺陷时，差分电导没有峰值波形产生。因此，根据差分电导的波形，可以判断出缺陷是位于管道内壁还是外壁。

脉冲涡流检测系统的电桥布局

【参考文献】：
博士论文
[1]钢管漏磁探伤中的内外伤区分方法[D]. 李久政.华中科技大学 2009



本文编号：3286117