[发明专利]脉冲漏磁缺陷与应力的无损检测系统及无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无损检测领域，尤其涉及根据脉冲激励信号实现缺陷与应力信号分离，实现铁磁性材料缺陷与应力的无损检测系统及无损检测方法。

背景技术

漏磁检测技术是管道等铁磁性材料无损评估的一种重要方法。随着管线的增多、管龄的增长，由于腐蚀、磨损、意外损伤等原因导致的管线泄漏管道事件频发，而且日趋严重，由于所输介质的危险性和污染性，一旦发生事故会造成巨大的生命财产损失和环境污染。管道在线检测技术是目前应用最为广泛也是最有效的管道检测方法，它利用漏磁、超声波、射线等探伤原理，在不影响正常生产的情况下，通过智能检测器在管道内行走，对油气管道的管壁或涂层的缺陷：如变形、损伤、腐蚀、穿孔、管壁失重及厚度变化等，进行在线检测与分析，以获得准确可靠的检测数据。漏磁检测技术与X射线检测技术相比，对人体无辐射危害，能在恶劣环境下工作，设备价格较便宜，测试操作的技术水平要求也较低；与超声波检测技术相比，无需使用耦合剂。脉冲漏磁检测技术是一种新型的漏磁检测技术，可以用来对表面和近表面裂纹进行定量检测。由于它采用脉冲作为激励信号，激励信号中含有很宽的频谱，因此只需一次扫描就可以检测出被测试件上不同深度的裂纹。

为了获得完整的管道结构健康检测和寿命估计的所需信息，除了需要对结构中具有的缺陷进行检测和评估，另一个需要获得的重要参数是结构所受的应力状态以及微观组织状态。传统的漏磁检测理论依据是铁磁性材料在外磁场感应作用下被磁化，在材料缺陷处，由于磁导率变化，致使磁力线发生弯曲，一部分磁力线泄漏出材料表面形成漏磁，一般用于缺陷的检测。采用脉冲漏磁检测技术，由于脉冲能够在管道内形成交变的磁场，因此，脉冲漏磁检测技术能够在管道内形成涡流。通过大量的材料拉伸实验，加载时应力应变和涡流信号间的关系表明，弹性范围内，涡流信号和应力应变有较好的线性关系。因此采用脉冲漏磁检测技术能够有效检测管道缺陷与应力，根据脉冲信号的上升阶段与高电平阶段，采用信号分离技术，将漏磁信号与涡流信号分离，实现管道的隐性缺陷和寿命评估。

发明内容

针对现有利用漏磁检测技术对测试信号采用稳态分析的方法，使得信号在时域的一些重要信息被忽略，且只能检测管道缺陷，不能检测管道应力，不能实现对管道的寿命进行评估的问题，申请人进行了改进研究，提供一种利用脉冲漏磁技术进行无损检测，达到对管道缺陷进行定量和寿命评估的脉冲漏磁缺陷与应力的无损检测系统及无损检测方法。

本发明的技术方案如下：

一种脉冲漏磁缺陷与应力的无损检测系统，包括信号发生器、功率放大器、激励线圈、霍尔传感器、信号放大电路、数据采集卡以及计算机；其中信号发生器的输出端分为两路，其中一路输出连接功率放大器的输入端，功率放大器的输出连接绕制在铁芯上的激励线圈，霍尔传感器置于激励线圈中间，霍尔传感器与激励线圈和铁芯组成探头置于被测试件上，霍尔传感器的输出经信号放大电路连接数据采集卡，信号发生器的另一路输出直接连接数据采集卡，数据采集卡的输出连接计算机。

本发明同时提供了一种脉冲漏磁缺陷与应力的无损检测方法，其特征在于包括如下步骤：

（a）信号发生器产生脉冲激励信号，经过功率放大器处理后对激励线圈（3）进行激励；

（b）所述脉冲激励信号为脉宽可调的脉冲电压，该脉冲电压分两个阶段：由0到高电平瞬时变化阶段、恒定高电平阶段；

（c）在0到高电平瞬时变化阶段，激励线圈中产生交变的磁场，被检测区域产生感应涡流，所述涡流随着深度的增加衰减；所述涡流产生一个反作用的磁场，通过霍尔传感器检测磁场的变化，得到被测试件所受应力的变化信息；该信号经过信号放大电路调理，调理后的信号通过数据采集卡进入计算机；

（d）在恒定高电平阶段，激励线圈中产生恒定磁场，被检测区域存在缺陷时，通过霍尔传感器检测到被测试件中缺陷处漏出的磁场，得到缺陷信息；该信号经过信号放大电路调理，调理后的信号通过数据采集卡进入计算机；

（e）信号发生器另有一路脉冲电压直接经过数据采集卡进入计算机，该路脉冲电压为从霍尔传感器进入计算机的信号提供信号分段标准，即得到涡流信号与漏磁信号；

（f）计算机处理分段信号，对涡流信号与漏磁信号分别进行信号特征提取；

（g）计算机根据信号特征提取结果，对缺陷裂纹进行判断和定位，对试件所处的应力状态进行评估。

本发明的有益技术效果是：