[发明专利]一种基于环形阵列探头的管道涡流无损检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于环形阵列探头的管道涡流无损检测装置，其特征在于：包括环形阵列传感器(1)、环形支架(2)、微控制器、步进电机、蓝牙模块、存储模块、PC机；

所述的环形阵列传感器(1)由聚酯薄膜基材(9)、激励线圈(10)、检测线圈(11)、地线(12)组成，激励线圈(10)、检测线圈(11)和地线(12)均印制在聚酯薄膜基材(9)上，其中激励线圈(10)为多匝矩形线圈，检测线圈(11)为多个排列成两行的矩形螺旋线圈，布置于激励线圈内，相邻的两个检测线圈绕制方向相反，最外圈触点接地线(12)，中心焊点(13)接信号输出端，环形阵列传感器(1)紧密贴合在环形支架(2)的内侧，形成环形阵列式线圈结构；

所述的环形支架(2)由两个半环形支架和八个滚轮(3)组成，两个半环形支架的一端铰接，可围绕铰链固定点转动，另一端是带有螺丝扣(6)的可活动开口，半环形支架两端接触位置处分别设有缓冲垫(7)，八个滚轮通过轮毂杆(4)分别安装在环形支架内侧四个方位，每个方位安装两个滚轮(3)，在两个滚轮(3)中间布置环形阵列传感器(1)，步进电机通过齿轮传动带动滚轮(3)转动，从而使环形阵列传感器(1)沿管道(8)扫描运动；

所述的环形支架(2)是由PVC材料制成的内空结构，并内置微控制器、步进电机及其驱动模块、信号调理模块、波形发生模块、聚合物锂电池、蓝牙从机模块、SD卡存储模块；

所述的聚合物锂电池为定制的适应于环形支架(2)的弧状锂电池，可通过微型USB充电电路实现对锂电池的充电，通过电源管理模块对装置中的各单元进行供电；

所述的微控制器与波形发生模块相连，控制波形发生模块产生相应的激励信号，加载到环形阵列传感器(1)的激励线圈(10)上，从而在试件中产生涡流，环形阵列传感器(1)的检测线圈(11)获得涡流检测信号，检测线圈与信号调理模块相连，环形阵列传感器(1)输出的检测信号经信号调理后传到微控制器，微控制器与步进电机驱动模块相连，控制步进电机的运动状态，同时，微控制器还与蓝牙模块、SD卡存储模块相连，通过UART串口实现检测数据的存储与发送及接收PC机的控制指令。

2.一种基于环形阵列探头的管道涡流无损检测方法，其特征在于：

首先，将检测装置安装在待测管件(8)上，扣紧螺丝扣(6)，检测装置在滚轮(3)的支撑下与待测管道(8)紧密贴合，并保持环形阵列传感器(1)与管壁距离不变。

其次，检测开始时，PC机通过蓝牙无线模块给微控制器发出指令，使检测装置处于连接状态，微控制器接到控制指令后，控制步进电机驱动模块实现对步进电机的精确控制，从而使检测装置在管道外壁(8)上精确移动，移动过程中波形发生模块在微控制器的控制下产生脉冲激励信号加载到环形阵列传感器(1)的激励线圈(10)上，激励线圈(10)通入脉冲激励信号后，在管道(8)内产生变化的磁场，变化的磁场感应出涡流，涡流受到管道缺陷扰动，产生包含管道缺陷信息的合成磁场，被检测线圈(11)接收形成检测信号，并经信号调理模块处理后进行A/D转换，送至微控制器。

最后，微控制器通过UART串口把采集的检测信号经蓝牙无线模块上传给PC机，PC机对收到的检测信号进行分析处理，得出管道缺陷信息，并记录缺陷位置，从而实现对管道外壁(8)的快速检测。

3.根据权利要求2所述的基于环形阵列探头的管道涡流无损检测方法，其特征在于：所述检测线圈(11)中的多个矩形螺旋线圈在电子切换开关的控制下，可分别构成周向和轴向差分对检测线圈，周向方向相邻的矩形螺旋线圈A1，A2接通后构成一个周向差分对阵列单元，以此类推，A2，A3等周向方向相邻的矩形螺旋线圈可构成多个周向差分对阵列单元；轴向方向相邻的矩形螺旋线圈A1，B1接通后构成一个轴向差分对阵列单元，以此类推，A2，B2等轴向方向相邻的矩形螺旋线圈可构成多个轴向差分对阵列单元。

4.根据权利要求2所述的一种基于环形阵列探头的管道涡流无损检测方法，其特征在于：所述检测装置具有在线和离线两种运行方式，在运行距离较近时，检测装置采用在线运行方式，微控制器与PC机通过蓝牙模块进行通讯，实时接收PC机控制指令和向PC机发送检测信号，PC机对检测信号进行实时分析与处理，给出检测结果；在运行距离较远时，检测装置采用离线运行方式，微控制器检测到蓝牙信号中断后，自动关闭蓝牙模块，通过UART串口将检测信号写入SD卡，待该管段检测完毕后，自动停止对激励线圈(10)加载激励信号以及停止检测信号采集和存储，控制步进电机使检测装置沿管道(8)原路返回至检测起始位置，然后重启蓝牙模块，把SD卡中存储的检测信号上传至PC机，进行处理分析，给出最终的检测结果。