[发明专利]探头偏心状态下金属管件参数电涡流检测方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属管件参数电涡流检测方法与装置，尤其是一种适用于探头偏心状态下金属管件参数电涡流检测方法与装置。属于无损检测技术领域。

背景技术

金属管件在矿山装备、石油化工、电力等行业应用非常广泛。例如：钢管是能源和化工行业传输液态和气态介质的最为安全经济的运输方式，截至2010年底，我国生产的无缝钢管已约占全球总量的60%，根据国家要求，无缝钢管出厂前必须进行100%的无损检测以保证产品质量；蒸汽发生器中的换热管是换热的关键元件，因管径小、管壁薄，并工作于恶劣环境，是蒸汽发生器中最易发生故障的部分，也是核电厂故障的主要来源之一，因此，对蒸汽发生器换热管进行在役无损检测至关重要。概言之，研发金属管件参数的无损检测方法与装置，具有极其重要的理论意义与应用价值。

在金属管件生产过程中，对管件内径、壁厚、电导率等质量参数的测量方法大体分为接触式和非接触式测量两种方法。传统的管件参数检测仪器多为接触式的，大多采用电机驱动，靠轮子或履带和管壁之间产生的摩擦力来运动，工作时会对管壁产生磨损或造成局部压力过大，致使管道产生局部变形甚至破坏。此外，检测前需要做大量辅助工作，耗时长，可能影响管件的正常工作，所以接触式的测量方法已逐渐被非接触式测量取代。现有的非接触式测量技术要以典型的激光测量方法、气动法和电涡流测量方法为代表,由于各种测量方法的原理及生产过程中的设备和环境的实际情况，使其又具有各自的优缺点，在各自的使用方面有着不同的局限性。1、激光测量方式：具体是以一精密旋转控制结构带动源和光电接收器件在被测轴孔内部旋转测量,在同一测量截面实现多方向测量，然后经过后算法的处理，拟合出被测轴孔内径完成测量。此方法测量精度高，但是对旋转机构的精度要求非常高，多次测量时间长，无法实现在线测量，对现场使用条件要求高，特别是焦烟、温度的影响，因此，激光测量方式在在线测量使用上效果受到很大影响，并且激光测量方式无法实现对管件的多质量参数同时测量。2、气动测量方式：该技术是近几年国外新开发并引进国内市场，该测量方式具有精度高、测量安全，符合现代生产技术使用要求，但目前该设备市场售价高，系统修复成本昂贵，推广性较差。3、电涡流测量法因成本低、速度快和不须接触等优点，在管道电导率和内径检测方面得到了广泛应用，但在常规涡流检测中，均要求探头线圈与管道共轴。为此，常需要设计专用对轴器或精密定心装置以保证二者同轴。实践中，因工作环境限制无法使用对轴器，或人员操作不当，探头与管道不共轴的情况经常发生，最终影响检测结果的精度和可靠性，且无法实现对管道的多质量参数同时测量。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、易操作、可实现在线测量、测量精度高的探头偏心状态下金属管件参数电涡流检测方法与装置。

技术方案：本发明的探头偏心状态下金属管件参数电涡流检测方法，包括以下步骤：

（1）将电涡流探头放入被测的金属管件内，使电涡流探头与管道平行，信号发生器在计算机系统的控制下产生正弦信号，经功率放大器放大后激励电涡流探头，电涡流探头在正弦波的激励下产生交变磁场，交变的电涡流信号又产生变化的二次磁场，影响原磁场的信号，进而电涡流探头测得的磁场为原磁场和二次磁场的叠加值；

（2）电涡流探头的输出信号输入到信号调理电路，经采集卡采集后输入计算机数据处理系统；

（3）计算机数据处理系统对采集的信号进行处理，根据线圈的阻抗模型，反复优化金属管件参数使其与测量信号值之间的偏差值接近，并将偏差值最小的参数值即作为被测的金属管件参数，经计算机数据处理系统处理后输出金属管件的待测参数。

所述反复优化金属管件参数的步骤如下：

31）采用小波变换等手段对采集到的实验数据进行去噪处理，作为金属管件参数优化模型的优化目标，并设定金属管件参数初始值；

32）建立探头偏心状态下金属管件参数电涡流检测的探头阻抗理论模型；

33）应用建立的探头阻抗理论模型进行计算，得到仿真结果；

34）将得到的仿真结果与实验结果进行比较，计算误差；

35）如果误差超过设定范围，则利用自适应粒子群与单纯形混合优化策略优化并修改管件参数，重复步骤33）、步骤34）和步骤35），如果误差没有超过设定范围，则停止计算；

36）将最后一次修改的金属管件参数设定值作为最终结果输出，即为最优的金属管件参数值。