[发明专利]金属管筒厚度及内壁粗糙度的检测成像方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于金属管筒厚度及内壁粗糙度的检测成像方法及其装置。

背景技术

目前对于CNG储气井、石油钻井筒等金属管筒厚度及内壁粗糙度，通常采用超声波成像技术来进行检测，它是通过测得超声波从发出到接收的时间，计算出内壁不同地方的厚度及粗糙度，但由于管筒内壁被腐蚀的形状极不规则，各局部微小表面的空间取向不同，导致超声波在被反射时回波所走路径严重偏离计算值导致误差增大，其检测精度较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种金属管筒厚度及内壁粗糙度的检测成像方法及其装置，它基于电容传感器检测原理，不受金属管筒内壁形状的影响，具有检测精度高的优点。

为达到上述目的，金属管筒厚度及内壁粗糙度的检测成像方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在金属管筒内对称设置两块作为探头的金属片，金属管筒和对应的金属片作为两极形成一个电容传感器；

2)将两电容传感器并联接入电容传感器检测电路；

3)使金属片在金属管筒内作稳定的螺旋运动，在此过程中，电容传感器检测电路按照一定脉冲频率进行采样，根据测得的不同电压输出值，可计算得到金属管筒不同区域的厚度及内壁不同区域的粗糙度。

内壁粗糙表面，实际上是微小面积之间间隔的变化，利用上述的电容传感器，可先对一个标准金属管筒进行检测，得到对应的电压输出值，再对被腐蚀金属管筒进行检测，将间隔的变化转化为电容量的变化，经电容传感器检测电路转化为输出电压的变化，从而较准确的测出粗糙表面凹凸(即筒内壁被腐蚀深度)的变化，也即可以得到不同内壁处的厚度；即使金属片在作螺旋运动的过程中有轻微的晃动，两金属片与金属管筒的距离一方增大则另一方减小，两电容传感器并联后的电容值仍保持不变，保证检测的精确度；

作为本检测方法的进一步改进，将电容传感器检测电路输出端的电压信号经模/数转换成为数字信号，该数字信号再经着色处理，得到图象色素信号；

作为本检测方法的进一步改进，将图象色素信号通过场同步和行同步处理，得到若干幅图片，可通过显示器观察；

本发明使用上述方法的检测装置，包括中空的定轴、与定轴固连的固定筒、位于固定筒下方的转筒、与转筒固连并套装于定轴外的主轴套、设置于固定筒内的主轴电机、连接主轴电机与主轴套的传动装置，其特征在于在转筒侧壁上设有至少一个窗口，每个窗口内设有一套探头装置，探头装置包括一个径向的滑槽、装于每个滑槽内且内大外小的绝缘探头座、固定于每个探头座外侧的金属片，在每个滑槽底板与每个探头座之间设有弹簧，在每个滑槽内还设有定位块，每块金属片和金属管筒分别作为两极形成一个电容传感器，所有电容传感器接入电容传感器检测电路；

上述电容传感器检测电路为运算放大器检测电路；

使用时，将定轴与缆绳连接，将本装置放入待测的金属管筒。在通过缆绳提起本装置的同时，启动主轴电机，通过传动装置带动转筒、金属片旋转，弹簧和定位块可对金属片在径向进行定位，在定轴和转筒稳定旋转的情况下，使金属片与待测金属管筒在径向的位置不变，探头座后的弹簧，可避免金属片在变形的管筒中转动时被卡，在此过程中，电容传感器检测电路按照一定脉冲频率进行采样，根据测得的不同电压输出值，可计算得到金属管筒不同区域的厚度及内壁不同区域的粗糙度；

作为本检测装置的进一步改进，电容传感器检测电路的电压输出端还与单片机连接；可通过单片机对输出电压进行自动处理，计算出各微小粗糙表面的凹凸变化，并电压信号经模/数转换成为数字信号，该数字信号再经单片机着色处理，得到图象色素信号；

作为本检测装置的进一步改进，在固定筒的下端设置一陀螺仪，在陀螺仪的稳定方向设置一反光镜，在转筒的顶部设有发光二极管和光电二极管，光电二极管与行同步脉冲整形电路、计数器依次连接，行同步脉冲整形电路和计数器还与单片机连接；当转筒旋转一圈，光电二极管检测到反射光导通一次，行同步脉冲整形电路对单片机和计数器发出一次数字信号，作为旋转扫描的行同步脉冲，加在图象色素信号中，单片机对图象色素信号进行排序，当金属片旋转数圈，计数器计数到预设值时，则输出一个场同步脉冲，单片机将已测金属管筒内壁的图象色素信号与行、场同步信号一起输入到存储器中存储起来，随时都可作为一幅图片显示出来，便于观察；