[发明专利]一种基于聚磁桥路的钢管壁厚电磁超声测量装置

说明书

技术领域

本发明属于电磁超声测厚技术领域，更具体地，涉及一种基于聚磁桥路的钢管壁厚电磁超声测量装置。

背景技术

钢管壁厚是各钢管厂在生产过程中必须检测的重要参数之一。传统的手工测量方法采用卡规或者便携式超声波测厚仪来完成，其存在效率低、人工成本高、误差大等缺陷。为此，国内外一些研究机构开始采用水浸式自动化超声测厚方式，然而耦合剂的使用、测量精度不高以及难于运用于自动测厚和高温实时测厚这些因素，制约了该方法在钢管壁厚测量过程的广泛使用。

近年发展起来的电磁超声测厚方式不需要耦合剂，能够方便实现快速测量。影响电磁超声测厚探头性能的一个主要环节是探头检测线圈正下方待测工件趋肤层内的法向磁场强度，该磁场越强回波信号越稳定、测量的可靠性和精度越高。国内外一直采用永久磁铁提供这一磁场，因不容易断磁，吸力大，探头磨损快，且工作一段时间后吸附大量的铁屑难以清理，因此会影响测量精度；另一方面，由于永久磁铁的磁力有限，强力磁化场的提供受到制约。针对以上技术问题，CN101706266A中公开了一种用于电磁超声换能器的脉冲电磁铁，其中采用脉冲电磁铁建立强磁场，然而，其在自动化连续测量中仍然难以获得稳定的信号，相应直接影响到测量精度，尤其在高速测量环境下。因此，对于钢管在线快速自动测厚过程如何提供稳恒的强磁场，对电磁超声测厚原理的实施尤为重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种基于聚磁桥路的钢管壁厚电磁超声测量装置，其通过建立磁桥回路的方式在待检测钢管的局部位置形成径向稳恒强磁场，并采用对称布置以消除对钢管的吸力，由此可在全圆周方向建立多个独立磁场，从而实现阵列式自动化电磁超声钢管壁厚测量功能。

按照本发明的一种构造形式，提供了一种基于聚磁桥路的钢管壁厚电磁超声测量装置，该测量装置包括穿过式磁化线圈、导磁元件、聚磁元件以及电磁超声检测线圈，其中：

所述穿过式磁化线圈用于将待检测钢管同心设置其中，由此在通以直流电后对钢管产生沿其轴向分布的磁场；

所述导磁元件呈板状结构设置在所述穿过式磁化线圈的外侧，用于使该磁化线圈所产生的磁场改变方向沿着待检测钢管的法线方向分布；

所述聚磁元件呈臂状结构分别对称设置在各个所述导磁元件上，其下端贴近待检测钢管的外表面并保持间隙，由此连同钢管一起形成封闭的磁桥回路，并在该下端端面与钢管外表面之间形成沿着钢管径向分布的聚集磁场；

所述电磁超声检测线圈安装在聚磁元件下端与钢管外表面之间的所述间隙中，用于在通以高频电流时在待检测钢管的趋肤层产生感应涡流并在聚集磁场环境下激发超声波，由此执行对钢管壁厚的测量。

通过以上构思，由于采用直流磁化方式快速建立较强的稳恒磁场，并利用高导磁材料制成的导磁元件和聚磁元件来搭建封闭的磁桥回路，这样能够收集分布到空气中的部分磁场并将其进一步聚集到钢管表层形成以垂直钢管表面为主的稳恒强磁场，由此保证高速测量环境下的测量精度；此外，通过对称布置磁桥回路，可消除对待检测钢管的吸力，从而有助于进一步提高测量的准确性。

按照本发明的另一构造形式，提供了一种基于聚磁桥路的钢管壁厚电磁超声测量装置，该测量装置包括穿过式磁化线圈、导磁元件、聚磁元件以及电磁超声检测线圈，其中：

所述穿过式磁化线圈用于将待检测钢管同心设置其中，由此在通以直流电后对钢管产生沿其轴向分布的磁场；

所述导磁元件呈筒状结构将所述穿过式磁化线圈套设其中，用于使该磁化线圈所产生的磁场改变方向沿着待检测钢管的法线方向分布；

所述聚磁元件呈臂状结构并沿着所述导磁元件的周向分别对称设置在导磁元件上，其下端贴近待检测钢管的外表面并保持间隙，由此连同钢管一起形成封闭的磁桥回路，并在该下端端面与钢管外表面之间形成沿着钢管径向分布的聚集磁场；

所述电磁超声检测线圈安装在聚磁元件下端与钢管外表面之间的所述间隙中，用于在通以高频电流时在待检测钢管的趋肤层产生感应涡流并在聚集磁场环境下激发超声波，由此执行对钢管壁厚的测量。

通过以上构思，由于采用直流磁化方式快速建立较强的稳恒磁场，并利用高导磁材料制成的导磁元件和聚磁元件来搭建封闭的磁桥回路，这样能够在钢管表层形成以垂直钢管表面为主的稳恒强磁场，由此保证高速测量环境下的测量精度；此外，通过沿着待检测钢管的周向方向对称布置多个磁桥回路，便于实现在钢管全周向建立多个独立强磁场，从而增强钢管壁厚测量的操作便利性，并有助于减少误差，提高测量的准确性。