專利名稱：高速金屬管、棒、線材在線探傷方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用渦流測試材料缺陷的方法及其裝置，尤其是利用渦流測試高速進給的金屬管、棒、線材缺陷的方法及其裝置。
背景技術：
工業生產中，小直徑金屬管、棒、線材缺陷的測試主要采用電磁渦流無損檢測技術。例如，對冰箱、空調冷凝器用的銅管(盤管)的檢測，由于生產速度越來越快，據報道最高生產速度可達550米/分鐘，國內愛德森公司研制了采用穿過式差動線圈傳感器的渦流檢測儀。可在線檢測通過速度達780米/分鐘的金屬管、棒、線材的突變缺陷。為降低成本，提高效率，冷凝器管的壁厚愈來愈薄，且又增加內螺紋工藝，使成品質量控制的難度增加，尤其是沿縱向的漸裂式缺陷越來越多地出現在成品管中。但，采用穿過式差動線圈傳感器的渦流檢測儀無法發現緩變的縱向缺陷。對于緩變的縱向缺陷，已有技術方法是使用點式渦流檢測探頭、渦流檢測控制處理器和報警信號顯示器構成旋轉式渦流檢測裝置。點式渦流檢測探頭安裝在一個旋轉機構上；渦流檢測控制處理器和報警信號顯示器安裝在一個固定的機架上；轉動中的點式渦流檢測探頭與靜止的渦流檢測控制處理器通過藕合機構實現電連接；渦流檢測控制處理器的輸出端連接報警信號顯示器。高速進給的金屬管、棒、線材沿旋轉機構的軸線移動的同時由點式渦流檢測探頭進行旋轉掃描，這時探頭的激勵輸入信號和檢測輸出信號都經過藕合機構與渦流檢測控制處理器聯通，渦流檢測控制處理器將探測到的緩變軸向缺陷信息交由報警信號顯示器予以顯示。藕合機構的結構形式有很多種，但都存在固有的缺陷。如電刷藕合機構噪聲大，速度低；飽和食鹽水藕合機構、水銀藕合機構密封度不易保證且有腐蝕或有毒；電容藕合機構因渦流激勵頻率僅幾百個千赫茲，激勵頻率低，電容藕合機構不易制作；旋轉變壓器藕合機構由于會產生旋轉噪聲，要求加工精度高，成本高。對于金屬管、棒、線材進給速度非常高的場合，很難利用現有的藕合機構制作出符合在線檢測需求的使用點式渦流檢測探頭的旋轉式渦流檢測裝置。

發明內容
本發明旨在提供一種不需要藕合機構而能檢測緩變軸向缺陷的高速管、棒、線材在線探傷方法。
本發明的第二個目的是提供一種不需要藕合機構而能檢測緩變軸向缺陷的高速管、棒、線材在線探傷裝置本發明的目的是通過以下方案實現的高速金屬管、棒、線材在線探傷方法，將包括點式渦流檢測探頭、渦流檢測控制處理器和報警信號發射器及它們的電源裝置構成的渦流檢測機構安裝在一個高速旋轉的旋轉機構上；高速進給的金屬管、棒、線材沿旋轉機構的軸線移動的同時由渦流檢測機構在高速旋轉中探測緩變的軸向缺陷并發出相應的報警信號。
本發明的第二個目的是通過以下方案實現的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，包括一個點式渦流檢測探頭、一個與前述探頭成電連接并對其進行控制及對相應數據進行處理的渦流檢測控制處理器；所述的探頭包括一個支架、一個安裝在支架上的產生點式渦流磁場的勵磁線圈、至少一個安裝在支架上的檢測金屬管、棒、線材點式合成磁場的檢測器；所述的勵磁線圈和檢測器的電連接線從支架上向外引出并連接所述的控制處理器，其特征是它還包括一個與控制處理器輸出端連接的報警信號發射器；所述探頭、控制處理器和報警信號發射器及它們的電源裝置構成的渦流檢測機構安裝在一個高速旋轉的旋轉機構上。
所述探頭的支架與旋轉機構之間設有徑向的調整機構。
所述的旋轉機構與一個空心電機的轉子或一個高速旋轉的空心轉軸固定連接。
所述的電源裝置為微型高容量電池；或者是電源裝置包括安裝在旋轉機構外周的電磁感應線圈和整流穩壓電路組成的感應供電機構以及固定在旋轉機構外周的外側的一個環形結構的電磁場機構；感應供電機構的整流穩壓電路的兩個交流輸入端分別連接電磁感應線圈的兩個端頭；感應供電機構的電磁感應線圈裝設在電磁場機構的環心處；該電源裝置的感應供電機構在該電磁場機構中旋轉的過程產生電能。
所述的報警信號發射器為聲信號報警器或光信號報警器或無線電信號報警器。
進而，它還有一臺響應所述的報警信號發射器的報警信號，對金屬管、棒、線材有緩變的軸向缺陷部分進行標記的打標機。
更進一步，所述的報警信號發射器還包含有控制信號接收電路，該控制信號接收電路與控制處理器的控制輸入端連接，另有一臺控制信號發射器與控制信號接收電路配合，并向它發送控制信息。
并且，所述的控制信號發射器還包含有報警信號接收電路，該控制信號發射器與一臺PC機的I/O接口連接；在PC機通過控制信號發射器和報警信號發射器的控制信號接收電路向控制處理器發送指定回傳檢測數據的命令后，控制處理器通過報警信號發射器和控制信號發射器的報警信號接收電路向PC機回傳檢測數據，由PC機進行事后分析處理。
本發明高速管、棒、線材在線探傷方法及其裝置，突破了以往渦流檢測控制處理器電路復雜，耗電多，體積大，重量重，不能安裝在高速旋轉的旋轉機構上而只能使點式渦流檢測探頭安裝在高速旋轉的旋轉機構上，又必須利用藕合機構將探頭的激勵輸入信號和檢測輸出信號與渦流檢測控制處理器藕合聯通的傳統觀念。它利用微電子集成電路技術制造體積小重量輕的渦流檢測控制處理器和報警信號發射器，并使用微型化高能量的電池解決電源問題，使構成的微型化的渦流檢測機構安裝在一個高速旋轉的旋轉機構上成為切實可行的技術方案。電源裝置采用隨旋轉機構旋轉的電磁感應線圈和整流穩壓電路，及固定在旋轉機構外周的外側的一個環形結構的電磁場裝置組成的感應電源裝置，可避免更換電池。它革除了藕合機構，從根本上消除了藕合機構產生的噪聲和各種附加的成本。它針對緩變的軸向缺陷信息簡單的特點，利用光/聲/無線電的簡單的報警信號發射器發布報警信號，既能免除一般渦流檢測裝置圖文顯示的復雜電路結構，降低成本，又能及時給出直接提示。報警信號由打標機接收后，直接向有缺陷的部分進行標記，使檢測的結果直觀的反映到產品上。探頭的支架與旋轉機構之間設有徑向的調整機構，可適應多規格生產的需求。旋轉機構由空心電機的轉子或空心轉軸驅動，連接關系簡單，便于金屬管、棒、線材從旋轉機構及空心電機的轉子或空心轉軸的軸線中高速通過。使報警信號發射器具備發射/接收雙向交流的功能，一方面可使渦流檢測機構的工作方式和狀態受到控制，另一方面可使渦流檢測機構的檢測數據傳送到PC機上進行事后分析處理。提高自動化管理的層次。


圖1是本發明高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置的一個實施例的結構示意圖。
圖2是本發明高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置的又一個實施例的結構示意圖。
圖3是圖2實施例的電路結構方框示意圖。
具體實施例方式
本發明高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置的一個實施例的結構，請參見圖1。該在線探傷裝置有一個固定在地面上的機架8，機架8內部中空，腰部的兩側各安裝一副軸承5，這兩副軸承5中穿套固定空心的旋轉機構主軸9。主軸9內部的前端設有一對定心套2，后端設有一個導入套10；高速直線移動的金屬管、棒、線材1從導入套10的中心孔進入主軸9內部，從兩個定心套2的中心孔穿過后引出主軸9外部。兩個定心套2和導入套10使金屬管、棒、線材1在主軸9內部的這段保持位于主軸9軸線位置上。主軸9伸出機架8前端的部分外周均勻分布地設有多個調整機構4，每個調整機構4上安裝有一個點式渦流檢測探頭3，每個點式渦流檢測探頭3穿過主軸9的管壁伸向主軸9的軸線并位于兩個定心套2之間的中點位置；每個點式渦流檢測探頭3都可在其所屬的調整機構4上作徑向的調整，以對應金屬管、棒、線材1的直徑調整到最佳的測量位置。每個點式渦流檢測探頭3的外側是一個支架，支架內部安裝有一個產生點式渦流磁場的勵磁線圈和一個檢測金屬管、棒、線材1的點式合成磁場的檢測器；勵磁線圈和檢測器的電連接線從支架上向外引出并連接渦流檢測控制處理器7。渦流檢測控制處理器7安裝在主軸9處于機架8內的部分，它的功能是對各探頭3進行控制及對相應數據進行處理。渦流檢測控制處理器7的原理電路與現有技術相同，但它利用微電子集成電路技術制造，并使用微型化高能量的電池。主軸9處于機架8內的部分還安裝有一個報警信號發射器12，它與控制處理器7輸出端成電連接。報警信號發射器12可以根據具體環境設計為利用微電子集成電路技術制造的聲信號報警器或光信號報警器或無線電信號報警器。主軸9處于機架8內的部分還固定套裝有一個空心轉軸11，機架8外安裝一臺高速旋轉的主電機6，主電機6通過傳動機構帶動空心轉軸11及主軸9高速旋轉。從而各探頭3、控制處理器7、報警信號發射器12亦隨主電機6和主軸9高速旋轉而旋轉。高速進給的金屬管、棒、線材1沿旋轉機構主軸9的軸線移動的同時由渦流檢測機構各探頭3、控制處理器7、報警信號發射器12在高速旋轉中探測緩變的軸向缺陷并發出相應的報警信號。
當然，旋轉機構主軸9還可以采用與一個空心電機的轉子固定連接的結構而省去機架8。特別是，本發明高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，還可以配有一臺響應所述的報警信號發射器12的報警信號，對金屬管、棒、線材1有緩變的軸向缺陷部分進行標記的打標機。
本發明高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置的又一個實施例的結構，請參見圖2。對照圖1所示的前一實施例的結構，本實施例的結構與前一實施例的結構不同之處有以下幾方面在機架8后端內側面，在主軸9外周的外側位置固定設有一個與主軸9同軸的環形結構的電磁場裝置13，在主軸9外周位于電磁場裝置13環心處裝設由電磁感應線圈141和整流穩壓電路142組成的感應供電機構14。感應供電機構14的整流穩壓電路142的兩個交流輸入端分別連接電磁感應線圈141的兩個端頭。電磁感應線圈141靠近電磁場裝置13環心的內表面。感應供電機構14在該電磁場裝置13中旋轉的過程產生電能。
報警信號發射器12還包含有控制信號接收電路，該控制信號接收電路與控制處理器7的控制輸入端連接。另有一臺控制信號發射器15與一臺PC機17的I/O接口連接；該控制信號發射器15與報警信號發射器12的控制信號接收電路配合，并在PC機17的控制下向它發送控制信息調整控制處理器7的工作方式和狀態。并且，控制信號發射器15還包含有報警信號接收電路。在PC機17通過控制信號發射器15和報警信號發射器12的控制信號接收電路向控制處理器7發送指定回傳檢測數據的命令后，控制處理器7通過報警信號發射器12和控制信號發射器15的報警信號接收電路向PC機17回傳檢測數據，由PC機17進行事后分析處理。為防止機架8屏蔽掉報警信號發射器12與控制信號發射器15交換信息的光/無線電信號，機架8上處于報警信號發射器12與控制信號發射器15之間的位置開有窗口801。光顯示/聲音報警由PC機17承擔。
機架8前端外側在靠近金屬管、棒、線材1引出主軸9的位置，裝設有對金屬管、棒、線材1有緩變的軸向缺陷部分進行標記的打標機16。打標機16與控制信號發射器15相連接，在控制信號發射器15的報警信號接收電路收到報警信號發射器12發送的軸向缺陷報警信號時，即向打標機16發送打標控制信息，打標機16對金屬管、棒、線材1的軸向缺陷部分進行標記。當然，打標機16也可以被安排成由PC機17控制對金屬管、棒、線材1的軸向缺陷部分進行標記。
請參見圖3所示的本實施例的電路結構方框示意圖。重點討論前面尚未詳細說明的智能化的渦流檢測控制處理器7。控制處理器7的中心部件是一個預先裝載智能化的渦流檢測控制程序的單片計算機71。單片計算機71的一組I/O端口與控制處理器7外部的報警信號發射器12形成雙向連接，以接收報警信號發射器12傳遞的控制信號或指令，或者向報警信號發射器12發送報警信號或經報警信號發射器12向PC機17發送檢測數據。單片計算機71經控制處理器7內部的地址/數據總線分別連接振蕩器72、正交檢波器74、自動增益控制器75。單片計算機71經控制處理器7內部的I/O總線的3條輸出線分別連接濾波器77、相位旋轉電路78和A/D轉換器79的控制輸入端；A/D轉換器79的數據輸出端經控制處理器7內部的I/O總線的輸入線連接單片計算機71。振蕩器72的模擬輸出端連接驅動放大器73的模擬輸入端，驅動放大器73的輸出端連接控制處理器7外部的點式渦流檢測探頭3的模擬輸入端。點式渦流檢測探頭3的模擬輸出端連接控制處理器7內部的前置放大器76的模擬輸入端。前置放大器76的模擬輸出端連接自動增益控制器75的模擬輸入端。自動增益控制器75的模擬輸出端連接正交檢波器74的模擬輸入端。正交檢波器74的模擬輸出端連接濾波器77的模擬輸入端。濾波器77的模擬輸出端連接相位旋轉電路78的模擬輸入端。相位旋轉電路78的模擬輸出端連接A/D轉換器79的模擬輸入端。
振蕩器72在單片計算機71的控制下產生激勵頻率介于7.2千赫茲到5.5兆赫茲的兩百多個頻率點之一的激勵脈沖信號，該激勵脈沖信號傳送到驅動放大器73進行放大后提供給點式渦流檢測探頭3產生點式渦流磁場的勵磁線圈，點式渦流檢測探頭3中檢測金屬管、棒、線材1的軸向缺陷的點式合成磁場的檢測器的模擬輸出信號由控制處理器7內部的前置放大器76放大后傳送給自動增益控制器75。自動增益控制器75在單片計算機71的控制下，以1分貝為單位的步進分檔量，在20分貝～90分貝之間自動調整增益對前置放大器76的模擬輸出信號進行進一步的放大后提交給正交檢波器74。正交檢波器74在單片計算機71的控制下，以1°為單位的步進分檔量，在360°之間自動調整相位對自動增益控制器75的模擬輸出信號進行正交檢波并將結果傳輸到濾波器77的模擬輸入端。濾波器77在單片計算機71的控制下，以選定的激勵頻率的頻率點為參考對正交檢波的結果進行濾波，去掉不相關頻率的干擾信號再提供到相位旋轉電路78。相位旋轉電路78在單片計算機71的控制下，對經過濾波的模擬輸出中的干擾信號自動進行相位旋轉，使干擾信號自動旋轉到水平(X軸)方向，從而獲得“純凈”的渦流檢測信號交給A/D轉換器79的模擬輸入端。A/D轉換器79在單片計算機71的控制下，將“純凈”的渦流檢測模擬信號變換為數字信息返送給單片計算機71，由單片計算機71進行分析處理，如果單片計算機71發現金屬管、棒、線材1有緩變的軸向缺陷，則向報警信號發射器12發送軸向缺陷報警信號。
權利要求
1.高速金屬管、棒、線材在線探傷方法，其特征是將包括點式渦流檢測探頭、渦流檢測控制處理器和報警信號發射器及它們的電源裝置構成的渦流檢測機構安裝在一個高速旋轉的旋轉機構上；高速進給的金屬管、棒、線材沿旋轉機構的軸線移動的同時由渦流檢測機構在高速旋轉中探測緩變的軸向缺陷并發出相應的報警信號。
2.高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，包括一個點式渦流檢測探頭、一個與前述探頭成電連接并對其進行控制及對相應數據進行處理的渦流檢測控制處理器；所述的探頭包括一個支架、一個安裝在支架上的產生點式渦流磁場的勵磁線圈、至少一個安裝在支架上的檢測金屬管、棒、線材點式合成磁場的檢測器；所述的勵磁線圈和檢測器的電連接線從支架上向外引出并連接所述的控制處理器，其特征是它還包括一個與控制處理器輸出端連接的報警信號發射器；所述探頭、控制處理器和報警信號發射器及它們的電源裝置構成的渦流檢測機構安裝在一個高速旋轉的旋轉機構上。
3.根據權利要求2所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述探頭的支架與旋轉機構之間設有徑向的調整機構。
4.根據權利要求2或3所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述的旋轉機構與一個空心電機的轉子固定連接。
5.根據權利要求2或3所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述的旋轉機構與一個高速旋轉的空心轉軸固定連接。
6.根據權利要求2或3所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述的電源裝置為微型高容量電池。
7.根據權利要求2或3所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述的電源裝置包括安裝在旋轉機構外周的電磁感應線圈和整流穩壓電路組成的感應供電機構以及固定在旋轉機構外周的外側的一個環形結構的電磁場機構；感應供電機構的整流穩壓電路的兩個交流輸入端分別連接電磁感應線圈的兩個端頭；感應供電機構的電磁感應線圈裝設在電磁場機構的環心處；該電源裝置的感應供電機構在該電磁場機構中旋轉的過程產生電能。
8.根據權利要求2或3所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述的報警信號發射器為聲信號報警器。
9.根據權利要求2或3所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述的報警信號發射器為光信號報警器。
10.根據權利要求2或3所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述的報警信號發射器為無線電信號報警器。
11.根據權利要求2或3所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是它還有一臺響應所述的報警信號發射器的報警信號，對金屬管、棒、線材有緩變的軸向缺陷部分進行標記的打標機。
12.根據權利要求2或3所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述的報警信號發射器還包含有控制信號接收電路，該控制信號接收電路與控制處理器的控制輸入端連接，另有一臺控制信號發射器與控制信號接收電路配合，并向它發送控制信息。
13.根據權利要求12所述的高速金屬管、棒、線材在線探傷裝置，其特征是所述的控制信號發射器還包含有報警信號接收電路，該控制信號發射器與一臺PC機的I/O接口連接；在PC機通過控制信號發射器和報警信號發射器的控制信號接收電路向控制處理器發送指定回傳檢測數據的命令后，控制處理器通過報警信號發射器和控制信號發射器的報警信號接收電路向PC機回傳檢測數據，由PC機進行事后分析處理。
全文摘要
本發明涉及利用渦流測試高速進給的金屬管、棒、線材缺陷的方法及其裝置。用于在線檢測高速進給的管、棒、線材緩變軸向缺陷。其特征是將包括點式渦流檢測探頭、渦流檢測控制處理器和報警信號發射器及它們的電源電池構成的渦流檢測機構安裝在一個高速旋轉的旋轉機構上；高速進給的金屬管、棒、線材沿旋轉機構的軸線移動的同時由渦流檢測機構在高速旋轉中探測緩變的軸向缺陷并發出相應的報警信號。
文檔編號G01N27/90GK1584583SQ03139148
公開日2005年2月23日 申請日期2003年8月18日 優先權日2003年8月18日
發明者林俊明 申請人:林俊明