一种基于旋转磁场的小径管结构电磁超声无损检测方法

摘要

一种基于旋转磁场的小径管结构电磁超声无损检测方法，包括置于管外产生旋转磁场的三相对称绕组和固定三相绕组的定子铁芯，用于产生超声体波和输出检出电压信号的阵列线圈探头和固定阵列线圈探头的线圈骨架，实现阵列线圈探头高速切换的多路转换器以及电磁超声装置；首先利用三相绕组于定子内部空间形成旋转磁场，然后利用多路转换器实现阵列线圈探头各线圈的高速切换，即当旋转磁场旋转至某一特定角度时，利用多路转换器控制该角度上的线圈导通，电磁超声装置完成超声波激励、信号检出的过程；附加以轴向机械扫查，实现管结构快速高效的电磁超声检测；本发明具有易实现、易操作、检测速度快、效率高等优点，可广泛运用于外面形状复杂的小径管内部和多层管HIP焊接界面脱粘缺陷的无损检测。

主权项

一种基于旋转磁场的小径管结构电磁超声无损检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：将待检测管(3)同轴固定于绕有三相绕组(4)的定子铁芯(2)内；步骤2：将回字形线圈等间距、紧密的固定于线圈骨架(6)上构成阵列线圈探头(5)，所述阵列线圈探头(5)选取圆周方向的回字形线圈边长L为1～2mm，轴向边长同为L，回字形线圈数目n₁由待检测管(3)的直径D决定，n₁＝INT(πD/L)，INT表示取整，然后将阵列线圈探头(5)同轴内置于待检测管(3)中；步骤3：在位于定子铁芯(2)内的三相绕组(4)的AX、BY、CZ端分别通入相位差互为120度的三相交流电i_A＝I_msin(ωt)、i_B＝I_msin(ωt+120⁰)、i_C＝I_msin(ωt+240⁰)，从而于定子铁芯(2)内部产生大小恒定、沿待检测管(3)直径方向的、随时间绕定子铁芯(2)中心轴匀速旋转的磁场，控制三相绕组的电流频率f₁为1～100HZ；步骤4：利用与阵列线圈探头(5)连接的多路转换器实现对阵列线圈探头(5)各个线圈的快速切换以实现顺序激励和检出，即旋转磁场旋转至一角度与该角度上的回字形线圈平面垂直时，通过多路转换器使该线圈导通，由电磁超声装置向该线圈输入瞬间脉冲激励电压信号以激发超声波，其它回字形线圈信号输入输出通道关闭，与此同时输出该回字形线圈的检出电压信号；步骤5：步骤3所述匀速旋转的磁场每分钟转速为n₀=60f₁/p，其中p为磁场极对数，选取磁场极对数p为1，组成阵列线圈探头(5)相互独立的回字形线圈数目为n₁，则在完成一个周向检测的时间段t₀内，第n'个线圈的激发时间为t_n'＝60(n'‑1)/(n₁n₀)＝(n'‑1)/(n₁f₁)(n'＝1～n₁)，输出检测电压信号的时间长为Δt_n'＝60/(n₁n₀)＝1/(n₁f₁)；按上述输出检测电压信号的时间切换线圈并设置起始线圈平面和起始旋转磁场垂直，即能够通过多路转换器快速切换开关实现管周向的快速电子扫查检测；步骤6：在周向实现步骤5所述快速电子扫查基础上，通过轴向定速插入阵列线圈探头(5)进行机械扫查实现小径管轴向的全面扫查；兼顾检测精度和扫查效率，轴向的扫查速度选取范围为0.01m/s～0.10m/s，完成整个检测过程；步骤7：完成上述检测过程后，只截取一定时间闸门的检测信号，分别以A扫、B扫、C扫以及D扫图进行成像显示。