[发明专利]基于脉冲涡流的管道漏磁内检测集成探头及检测方法

说明书

本发明提供了一种基于脉冲涡流的管道漏磁内检测集成探头，其特征在于，包括脉冲涡流检测单元和三维漏磁检测单元。本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述探头的基于脉冲涡流的管道漏磁内检测方法。本发明漏磁、涡流一体化探头解决了常规漏磁检测器采用两节探头带来的检测器成本增加，弯头通过性和变形适应性变差，容易出现卡堵的问题。本发明所提供的方法响应速度快、灵敏度高、功耗低、内外壁缺陷区分准确，可以在工程上应用推广。

技术领域

本发明属于管道漏磁内检测技术领域，涉及一种管道内检测缺陷三维漏磁测量和内外壁缺陷区分集成探头及识别评价方法。

背景技术

管道漏磁内检测是在不影响油气管道介质正常输送的条件下，利用检测装置中的磁化系统进行管道局部磁化，通过霍尔传感器检测缺陷处漏磁通信号的矢量大小、方向及分布，精确量化缺陷的几何尺寸。传统的漏磁内检测器采用两节探头结构：第一节结构包含霍尔传感器，用来定量测量缺陷的大小和方向；第二节结构包含内、外壁缺陷区分传感器，用来定性区分缺陷是在管道内壁还是外壁。目前，经常采用基于相敏检波的涡流检测作为内外壁区分的方法。涡流检测方法是一种非接触测量的无损检测方法，主要适用于金属材料的缺陷检测。传统的涡流检测技术以周期性的正弦波为激励信号，采用两路同步且正交的相敏检波参考信号，经过低通滤波后得到涡流检测线圈的电阻分量和感抗分量，最后经过数字信号处理，计算出缺陷处信号的幅值信息和相位信息。幅值反映缺陷的长度和高度信息，相位的滞后和超前反映缺陷是位于管道的内壁还是外壁。这种方法由于采用数字信号处理器，带来电路结构复杂、耗高、响应速度慢的问题，从而极大的影响了管道漏磁内检测的检测速度。

脉冲涡流检测技术是在传统涡流检测技术的基础上发展而来的一种新型检测方法。脉冲涡流检测以法拉第电磁感应原理为基础，当把通有矩形波的检测线圈逐渐靠近被测金属试件时，试件中会感应产生涡流。而涡流电流所产生的二次感应磁场又会反作用于检测线圈，从而在检测线圈上感应出电压。感应电压的大小受缺陷的大小和形状影响，通过测量感应电压便可以推断出管壁是否存在缺陷。脉冲涡流检测技术具有频谱丰富、响应速度快、深层缺陷检测能力强的优点。

中国专利CN 102798660 B介绍了基于三维漏磁和电涡流的管道内外壁缺陷检测装置及方法。所述的漏磁检测器和涡流检测器分别位于数据处理与存储器的两侧，两者间距至少0.5m，只有当漏磁检测器检测到异常信号时，涡流检测器才开启。该专利漏磁和涡流位于不同部位，采用多路开关进行切换，属于检测装置的设计，不涉及脉冲涡流技术，更不涉及管道内检测探头的设计。

中国专利申请CN 102192953 A，介绍了一种低功耗智能三维漏磁检测探头，该探头可以对缺陷进行X、Y和Z定量测量，不能判断缺陷是位于内壁还是外壁。

文献《涡流管道内检测管壁内外缺陷识别技术研究》，利用涡流阻抗分析法，采用正弦交流信号作为线圈激励信号，当线圈碰到缺陷时，缺陷处电路的总阻抗会引起电压的变化。该专利设计了桥式涡流探头和外围硬件电路，对涡流检测输出信号的幅值进行实时采集、存储，实现管道内外壁缺陷的区分。但是方法本身不涉及脉冲涡流检测技术，更不涉及信号采集方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：传统的漏磁检测器采用两节探头，采用分离式安装、设备体积庞大、笨重所引起的机械失效、成本大。

为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是提供了一种基于脉冲涡流的管道漏磁内检测集成探头，N个集成探头沿待检测的管道的周向均匀布置，其特征在于，每个所述集成探头包括脉冲涡流检测单元和三维漏磁检测单元，其中，三维漏磁检测单元，用于对管道的缺陷的径向、轴向和周向进行三维漏磁测量，得出缺陷的结构信息；

脉冲涡流检测单元，用于测量管道的缺陷位于管道内壁还是管道外壁，得出缺陷的位置信息，包括脉冲涡流激励电路、脉冲涡流电桥、差分电流测量电路、差分电压测量电路和中央处理器，其中：

脉冲涡流激励电路用于在中央处理器的控制下产生涡流激励信号；