一种电磁超声与漏磁复合检测装置及方法

本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种电磁超声与漏磁复合检测装置及方法。

背景技术：

1、金属材料被广泛应用于石油天然气管道、储罐等设备，但随着服役年限的增长，金属材料因为腐蚀、第三方破坏等因素可能导致这些设备出现裂纹、通孔等缺陷，甚至会造成严重的事故。因此，对这些金属材质的设备进行定期检测及维护具有重要意义。无损检测技术主要包括：漏磁检测、电磁超声检测、涡流检测、超声检测等。通常出现缺陷的位置具有随机性，单一的无损检测由于其检测的局限性无法满足不同位置缺陷检测的要求，所以需要通过不同技术的组合实现对不同位置缺陷的检测。

2、目前，专利cn116642532a与cn102661995a公布的电磁超声与漏磁复合检测设备虽然能够同时检测出试件表面及底面缺陷，但不足的是均采用的是双永磁体搭配轭铁的结构来提供所需磁场，结构复杂且尺寸大。此外，均采用螺旋线圈，这种结构的线圈存在中间检测盲区、信噪比低等缺点，且无法实现裂纹检测。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种电磁超声与漏磁复合检测装置及方法解决了现有电磁超声与漏磁复合检测设备结构复杂、尺寸大，存在中间检测盲区且信噪比低的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、提供一种电磁超声与漏磁复合检测装置，其包括一个永磁体、正交蝶形线圈、三轴霍尔传感器、漏磁信号调理及数据采集电路、信号发生器、功率放大器、双工器和信号放大器；

4、三轴霍尔传感器设置在正交蝶形线圈前方，正交蝶形线圈设置在永磁体下方；

5、信号发生器，用于产生脉冲信号；

6、功率放大器，用于对脉冲信号进行放大；

7、双工器，用于将放大后的脉冲信号传递至正交蝶形线圈；

8、正交蝶形线圈，用于激发一对正交的横波，并根据反射回波产生电压信号；

9、信号放大器，用于将正交蝶形线圈产生的电压信号进行放大并输出；

10、三轴霍尔传感器，用于检测周围的磁通量；

11、漏磁信号调理及数据采集电路，用于对三轴霍尔传感器检测到的磁通量进行调理并输出；

12、其中信号放大器输出的放大后的电压信号用于对被测试件裂纹和内部缺陷进行检测；漏磁信号调理及数据采集电路的输出数据用于对被测试件表面缺陷进行检测。

13、进一步地，正交蝶形线圈由两个完全相同的蝶形线圈相互正交组成，并通过柔性印刷电路板制作，两个线圈在电流方向和剪切力方向上彼此垂直。

14、进一步地，正交蝶形线圈与永磁体之间设置有铜箔。

15、进一步地，永磁体为直径为25mm、高度为40mm的圆柱形永磁体。

16、进一步地，三轴霍尔传感器为四个且排为一列，相邻两个三轴霍尔传感器的间距为4mm；正交蝶形线圈在四个三轴霍尔传感器的轴线上。

17、进一步地，还包括车体，三轴霍尔传感器和正交蝶形线圈均位于车体底部，车体的底部四角设置有车轮。

18、提供一种基于电磁超声与漏磁复合检测装置的检测方法，其包括以下步骤：

19、s1、将电磁超声与漏磁复合检测装置中的正交蝶形线圈放置在被测试件上方；

20、s2、通过正交蝶形线圈激发一对正交的横波，使被测试件表面感应出电涡流，并在永磁体产生的磁场作用下产生出超声波；

21、s3、获取正交蝶形线圈产生的电压信号，并通过信号放大器分别将正交蝶形线圈中两个线圈产生的电压信号进行放大并输出；

22、s4、通过漏磁信号调理及数据采集电路对三轴霍尔传感器检测到的磁通量进行调理并输出；

23、s5、通过信号放大器输出的放大后的电压信号对被测试件裂纹和内部缺陷进行检测；通过漏磁信号调理及数据采集电路的输出数据对被测试件表面缺陷进行检测。

24、进一步地，步骤s5中对被测试件进行检测的具体方法包括以下子步骤：

25、s5-1、判断两个线圈产生的电压分别放大后的信号幅度是否相同，若是则判定被测试件无裂纹；否则判定被测试件存在裂纹；进入步骤s5-2；

26、s5-2、正交蝶形线圈的激励信号与反射回波信号之间的时间差计算被测试件的厚度；判断正交蝶形线圈的激励信号与反射回波信号之间是否存在缺陷回波信号，若是则判定被测试件存在内部缺陷；否则判定被测试件无内部缺陷；进入步骤s5-3；

27、s5-3、基于漏磁信号调理及数据采集电路的输出数据判断三轴霍尔传感器是否监测到大于设定阈值的磁通量，若是则判定被测试件存在表面缺陷；否则判定被测试件不存在表面缺陷。

28、进一步地，步骤s5之后还包括步骤：

29、s6、通过计算机对漏磁信号调理及数据采集电路的输出数据进行处理，获取被测试件缺陷尺寸；通过示波器对信号放大器的输出进行显示。

30、本发明的有益效果为：

31、1、本发明充分利用电磁超声与漏磁检测技术的优势，实现了金属试件表面缺陷和内部缺陷的同时检测，还实现了金属试件厚度的测量。且采用了单永磁体结构，简化了结构尺寸及复杂程度，通过正交蝶形线圈的设计，提高了信噪比，实现了对裂纹的检测。

32、2、本发明的电磁超声与漏磁传感采用不同的接收电路，使得两种信号互不干扰。

技术特征：

1.一种电磁超声与漏磁复合检测装置，其特征在于，包括一个永磁体、正交蝶形线圈、三轴霍尔传感器、漏磁信号调理及数据采集电路、信号发生器、功率放大器、双工器和信号放大器；

2.根据权利要求1所述的电磁超声与漏磁复合检测装置，其特征在于，正交蝶形线圈由两个完全相同的蝶形线圈相互正交组成，并通过柔性印刷电路板制作，两个线圈在电流方向和剪切力方向上彼此垂直。

3.根据权利要求1所述的电磁超声与漏磁复合检测装置，其特征在于，正交蝶形线圈与永磁体之间设置有铜箔。

4.根据权利要求1所述的电磁超声与漏磁复合检测装置，其特征在于，永磁体为直径为25mm、高度为40mm的圆柱形永磁体。

5.根据权利要求1所述的电磁超声与漏磁复合检测装置，其特征在于，三轴霍尔传感器为四个且排为一列，相邻两个三轴霍尔传感器的间距为4mm；正交蝶形线圈在四个三轴霍尔传感器的轴线上。

6.根据权利要求1～5任意所述的电磁超声与漏磁复合检测装置，其特征在于，还包括车体，三轴霍尔传感器和正交蝶形线圈均位于车体底部，车体的底部四角设置有车轮。

7.一种基于权利要求1～6任意所述的电磁超声与漏磁复合检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，步骤s5中对被测试件进行检测的具体方法包括以下子步骤：

9.根据权利要求7或8所述的检测方法，其特征在于，步骤s5之后还包括步骤：

技术总结本发明公开了一种电磁超声与漏磁复合检测装置及方法，包括一个永磁体、正交蝶形线圈、三轴霍尔传感器、漏磁信号调理及数据采集电路、信号发生器、功率放大器、双工器和信号放大器。本发明充分利用电磁超声与漏磁检测技术的优势，实现了金属试件表面缺陷和内部缺陷的同时检测，还实现了金属试件厚度的测量。且采用了单永磁体结构，简化了结构尺寸及复杂程度，通过正交蝶形线圈的设计，提高了信噪比，实现了对裂纹的检测。技术研发人员：郑德智,袁杰,胡纯,王震,陈敏泽,杨云博受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12