管坯鑄造缺陷無損檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開并提供了一種管坯鑄造缺陷無損檢測方法及裝置。該方法是在被測銅管坯的圓周表面設(shè)置陣列式激勵線圈和檢測線圈，由所述檢測線圈循環(huán)對被測銅管坯圓周表面的磁化狀態(tài)進行檢測當被測銅管坯，所述管坯鑄造缺陷無損檢測裝置包括固定支架、設(shè)置在所述固定支架上的探頭部件以及與所述探頭部件電連接的控制裝置，所述探頭部件包括多個激勵線圈和多個檢測線圈，所述控制裝置包括單片機以及與所述單片機電連接的激勵信號電路、信號檢測單元，所述單片機與所述多個激勵線圈和多個檢測線圈電連接，所述激勵線圈與所述激勵信號電路連接，所述檢測線圈與所述信號檢測單元連接。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于銅管坯近表面缺陷的在線無損檢測。
【專利說明】管坯鑄造缺陷無損檢測方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬管材檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種管坯鑄造缺陷無損檢測方法及
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有生產(chǎn)精密銅管的工藝是鑄軋法，其工藝流程為:水平連鑄管坯、三輥行星軋制、二聯(lián)拉、盤拉、纏繞、退火。其中連鑄工序是生產(chǎn)線的關(guān)鍵一環(huán)，在連鑄工序產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷大多可以影響精密銅管生產(chǎn)的全過程。因此有必要對管坯進行在線無損檢測。目前渦流探傷儀廣泛應(yīng)用于各類有色金屬、黑色金屬管、棒、線、絲、型材的在線、離線探傷。但這些應(yīng)用裝置按使用的探頭形式分類，主要有穿過式線圈法、旋轉(zhuǎn)式點探頭法、內(nèi)插式線圈法三種，且受檢測技術(shù)所限，能夠檢測的缺陷深度淺。而且現(xiàn)有的無損檢測裝置大多集中在鐵磁性材料，缺少針對銅管坯的檢測裝置，因此十分需要填補本【技術(shù)領(lǐng)域】空白。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的問是提供一種能檢測裂紋、氣孔、縮孔等，檢測深度高且檢測準確率高的管坯鑄造缺陷無損檢測方法及裝置。
[0004]本發(fā)明一種管坯鑄造缺陷無損檢測方法采用的技術(shù)方案是:該方法是在被測銅管坯的圓周表面設(shè)置陣列式激勵線圈和檢測線圈，由所述檢測線圈循環(huán)對被測銅管坯圓周表面的磁化狀態(tài)進行檢測。
[0005]本發(fā)明一種管坯鑄造缺陷無損檢測裝置采用的技術(shù)方案是:所述管坯鑄造缺陷無損檢測裝置包括固定支架、設(shè)置在所述固定支架上的探頭部件以及與所述探頭部件電連接的控制裝置，所述探頭部件包括多個激勵線圈和多個檢測線圈，所述控制裝置包括單片機以及與所述單片機電連接的激勵信號電路、信號檢測單元，所述單片機與所述多個激勵線圈和多個檢測線圈電連接，所述激勵線圈與所述激勵信號電路連接，所述檢測線圈與所述信號檢測單元連接，所述控制裝置通過多個所述檢測線圈檢測的由多個所述激勵線圈發(fā)出的磁信號判斷缺陷。
[0006]進一步的，所述單片機包括:
數(shù)據(jù)采集模塊，用于實時接收由多個所述檢測線圈檢測后提供給所述信號檢測模塊處理后的數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)的上傳；
數(shù)據(jù)判斷模塊，用于將所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的磁場強度數(shù)據(jù)進行判斷，若采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的磁場強度數(shù)據(jù)區(qū)間不同則產(chǎn)生信號發(fā)送給數(shù)據(jù)報警模塊；數(shù)據(jù)報警模塊，用于接收由所述數(shù)據(jù)判斷模塊產(chǎn)生的信號并發(fā)出警告信息；
控制模塊，用于控制所述探頭部件的工作以及所述單片機內(nèi)其他模塊的正常工作。
[0007]進一步的，所述固定支架主要由一個內(nèi)部為圓柱形的腔體和兩個端蓋板構(gòu)成，多個所述激勵線圈和多個所述檢測線圈相間交錯呈圓環(huán)狀均勻地裝置在所述固定支架上，被測銅管坯從所述固定支架中間穿過，所述激勵線圈和所述檢測線圈環(huán)繞在被測銅管坯軸線的周圍與被測銅管表面接近。
[0008]進一步的，多個所述激勵線圈分別為A、B、C、D、E、F、G、H共八個，多個所述檢測線圈對應(yīng)多個所述激勵線圈數(shù)量同為八個。
[0009]進一步的，所述激勵信號電路包括信號源和功率放大電路，信號源經(jīng)過功率放大后輸出至多個所述激勵線圈，所述激勵信號電路連接并受控于所述控制裝置。
[0010]進一步的，所述管坯近表面缺陷在線無損檢測裝置還包括與所述控制裝置電連接的顯示部分。
[0011]進一步的，所述信號檢測單元包括反射式探頭接收及差動放大電路、帶通濾波放大電路、檢波電路、自動平衡電路、單片機、差動放大電路、數(shù)據(jù)采集電路，所述檢測線圈接收到的信號經(jīng)過所述反射式探頭接收及差動放大電路后送入所述帶通濾波放大電路，然后送入所述檢波電路，所述檢波電路輸出分別連接所述自動平衡電路和所述差動放大電路，所述差動放大電路的輸出連接所述數(shù)據(jù)采集電路，所述數(shù)據(jù)采集電路的輸出連接至所述計算機處理電路，所述單片機分別連接所述自動平衡電路和所述計算機處理電路。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的方法是在被測銅管坯的圓周表面設(shè)置陣列式激勵線圈和檢測線圈，所述銅管坯近表面缺陷在線無損檢測裝置包括固定支架、設(shè)置在所述固定支架上的探頭部件以及與所述探頭部件電連接的控制裝置，所述探頭部件包括多個激勵線圈和多個檢測線圈，所述控制裝置包括單片機以及與所述單片機電連接的激勵信號電路、信號檢測單元，所述單片機與所述多個激勵線圈和多個檢測線圈電連接，所述激勵線圈與所述激勵信號電路連接，所述檢測線圈與所述信號檢測單元連接，所述控制裝置通過多個所述檢測線圈檢測的由多個所述激勵線圈發(fā)出的磁信號判斷缺陷，所以當被測銅管坯置于本發(fā)明內(nèi)時，即被測銅管坯順檢測裝置圓柱形腔體中軸線穿過、隨著連鑄過程的進行，可連續(xù)檢測銅管坯表面及近表面缺陷，包括裂紋、氣孔、縮孔等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明工作結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2方案方框示意圖；
圖3是本發(fā)明工作流程及信號走向方框示意圖。

【具體實施方式】
[0014]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明是在被測銅管坯101的圓周表面設(shè)置陣列式激勵線圈4和檢測線圈5，由所述檢測線圈5循環(huán)對被測銅管坯101圓周表面的磁化狀態(tài)進行檢測，所述銅管坯近表面缺陷在線無損檢測裝置包括固定支架1、設(shè)置在所述固定支架I上的探頭部件、與所述探頭部件電連接的控制裝置2以及與所述控制裝置2電連接的顯示部分3，所述探頭部件包括多個激勵線圈4和多個檢測線圈5，所述控制裝置2包括單片機21以及與所述單片機21電連接的激勵信號電路22、信號檢測單元23，所述激勵線圈4與所述激勵信號電路22連接，所述檢測線圈5與所述信號檢測單元23連接，所述控制裝置通過多個所述檢測線圈5檢測的由多個所述激勵線圈4發(fā)出的磁信號判斷缺陷。所述單片機21包括:數(shù)據(jù)采集模塊，用于實時接收由多個所述檢測線圈5檢測后提供給所述信號檢測模塊處理后的數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)的上傳；數(shù)據(jù)判斷模塊，用于將所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的磁場強度數(shù)據(jù)進行判斷，若采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的磁場強度數(shù)據(jù)區(qū)間不同則產(chǎn)生信號發(fā)送給數(shù)據(jù)報警模塊；數(shù)據(jù)報警模塊，用于接收由所述數(shù)據(jù)判斷模塊產(chǎn)生的信號并發(fā)出警告信息；控制模塊，用于控制所述探頭部件的工作以及所述單片機21內(nèi)其他模塊的正常工作。
[0015]所述固定支架I主要由一個內(nèi)部為圓柱形的腔體和兩個端蓋板構(gòu)成，所述激勵線圈4分別為A、B、C、D、E、F、G、H共八個，所述檢測線圈5對應(yīng)所述激勵線圈數(shù)量同為八個，所述激勵線圈4和檢測線圈5相間交錯呈圓環(huán)狀均勻地裝置在所述固定支架I上，被測銅管坯101從所述固定支架I的端蓋中間穿過，所述激勵線圈4和檢測線圈5環(huán)繞在被測銅管坯101軸線的周圍與被測銅管坯101表面接近。
[0016]所述激勵信號電路22包括信號源和功率放大電路,信號源經(jīng)過功率放大后輸出至所述激勵線圈4，所述激勵信號電路22連接并受控于所述控制裝置2。
[0017]所述信號檢測單元23包括反射式探頭接收及差動放大電路231、帶通濾波放大電路232、檢波電路233、自動平衡電路234、差動放大電路235、數(shù)據(jù)采集電路236，所述檢測線圈4接收到的信號經(jīng)過所述反射式探頭接收及差動放大電路231后送入所述帶通濾波放大電路232，然后送入所述檢波電路233，所述檢波電路233輸出分別連接所述自動平衡電路234和所述差動放大電路235，所述差動放大電路235的輸出連接所述數(shù)據(jù)采集電路236，所述數(shù)據(jù)采集電路236的輸出連接至所述控制裝置2。
[0018]本實施例中，共16個激勵與檢測線圈均勻地安裝在所述固定支架I的四周。其中A、B，C、D，E、F，G、H各組成一對進入到所述信號檢測單元23中，而其中8個所述激勵線圈4以并聯(lián)的方式由同一激勵源帶動，這樣在正常情況下，每個所述檢測線圈5附近就有了同等的磁場強度。當檢測對象有缺陷時，缺陷位置附近所述檢測線圈5的信號值大小就會發(fā)生改變，通過所述信號檢測單元23就可以判斷出缺陷的位置。所述激勵線圈4與所述信號檢測單元23采用同步的方式，能實時地捕捉到運行速度較快工件的缺陷信號。檢測部分無需人工試塊標定，初始化時將缺陷檢測信號自動歸零，所述固定支架I可以直接安裝在生產(chǎn)線上，并由于所述激勵線圈4與所述檢測線圈5組成的360度分布的方式，能全方位地檢測出缺陷信號。
[0019]本發(fā)明的檢測是一種用于檢測連續(xù)鑄造銅管坯表面和近表面缺陷的一種渦流檢測方法，說明如下:
1.采用模擬電路產(chǎn)生Γ500ΗΖ交流信號，經(jīng)功率放大后輸出給多個激勵線圈；
2.同時使用兩個檢測線圈并組成差動放大的連接方式，使固定分量線圈的感應(yīng)電壓U在電路中自動平衡抵消，僅僅保留并輸出電壓變化量Λ U，這樣，就能滿足放大器動態(tài)范圍的要求，不失真的把Λ U放大到所需要的程度；
3.為了能獲得需要的有用信號的同時盡量減少其他無用信號的干擾，在前置放大電路的后級加入了一個帶通濾波器，同時為了使有用信號能足夠大，再在濾波器后面加了一級放大電路。
[0020]4.前置放大電路的作用是把A和B兩個檢測線圈的差值放大，在理想條件下，當A和B所對應(yīng)的檢測位置均為正常時，輸出應(yīng)當為零。但由于線圈自身不可能完全對稱以及線圈與檢測對象之間的距離也不可能完全相等，這些因素導(dǎo)致了當兩檢測探頭在檢測到無缺陷的對象時，仍然有一固定的輸出，這個輸出信號經(jīng)前置放大，濾波和后級放大之后，輸出能從幾百毫伏到幾伏。而我們的缺陷信號經(jīng)放大后往往只有幾百毫伏甚至更小，這就導(dǎo)致了有用信號得不到足夠的放大而影響到檢測精度。所以設(shè)計出一個平衡模塊，把這個不應(yīng)當存在的不平衡信號消除；
5.由于交流信號的平衡需要提供一個與原信號等幅，同頻率，同相位的信號，為簡化起見這里采用了把交流信號檢波變成直流信號后再實現(xiàn)平衡的一種電路。信號采入經(jīng)運算后控制外部的DAC7625，使其在通道A上輸出與Ul相等的電壓U2，并把此信號加入到差分放大器的同相端，與原信號Ul進行差分運算，其輸出值U=系數(shù)* (U2-U1)。所以當我們的U2=U1時，輸出U=0，這就達到了我們平衡的目的。與此同時，假如兩傳感器的其中一個檢測至IJ缺陷信號，就會使我們檢波后的直流電壓等于Ul+ Δ U，輸出U=系數(shù)* (U2-U1- Δ U)，此時的U就是放大以后的缺陷信號。
[0021]信號源的產(chǎn)生以及數(shù)據(jù)采集顯示通過計算機軟件和板卡NI6154完成。信號源經(jīng)功率放大后輸入到8個并聯(lián)連接的激勵線圈中，功率放大電路可直接使用功放集成芯片0PA541等。通過對同一組檢測線圈進行差分放大以及后續(xù)的放大電路就可以判斷出被測工件的好壞。我們以AB這一組檢測線圈為例來說明檢測電路的工作過程。
[0022]初始時刻，由于A和B兩個檢測線圈自身不可能完全相等，以及到檢測對象的距離也會存在一點的誤差，那么線圈A和B就有一個初始的電壓差U=A-B。這個U我們可以通過電橋平衡電路來抵消。當線圈A檢測到缺陷時，由電渦流原理我們知道線圈A上的電壓信號就會發(fā)生改變，此時A上的電壓值為A+ Δ A，那么Λ U= Δ Α。把該缺陷信號進行放大，就能對檢測對象的缺陷作出判斷。
【權(quán)利要求】
1.一種管坯鑄造缺陷無損檢測方法，其特征在于:該方法是在被測銅管坯的圓周表面設(shè)置陣列式激勵線圈和檢測線圈，由所述檢測線圈循環(huán)對被測銅管坯圓周表面的磁化狀態(tài)進行檢測。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述管坯鑄造缺陷無損檢測方法的管坯鑄造缺陷無損檢測裝置，其特征在于:所述管坯鑄造缺陷無損檢測裝置包括固定支架、設(shè)置在所述固定支架上的探頭部件以及與所述探頭部件電連接的控制裝置，所述探頭部件包括多個激勵線圈和多個檢測線圈，所述控制裝置包括單片機以及與所述單片機電連接的激勵信號電路、信號檢測單元，所述單片機與所述多個激勵線圈和多個檢測線圈電連接，所述激勵線圈與所述激勵信號電路連接，所述檢測線圈與所述信號檢測單元連接，所述控制裝置通過多個所述檢測線圈檢測的由多個所述激勵線圈發(fā)出的磁信號判斷缺陷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管坯鑄造缺陷無損檢測裝置，其特征在于:所述單片機包括: 數(shù)據(jù)采集模塊，用于實時接收由多個所述檢測線圈檢測后提供給所述信號檢測模塊處理后的數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)的上傳； 數(shù)據(jù)判斷模塊，用于將所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的磁場強度數(shù)據(jù)進行判斷，若采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的磁場強度數(shù)據(jù)區(qū)間不同則產(chǎn)生信號發(fā)送給數(shù)據(jù)報警模塊； 數(shù)據(jù)報警模塊，用于接收由所述數(shù)據(jù)判斷模塊產(chǎn)生的信號并發(fā)出警告信息； 控制模塊，用于控制所述探頭部件的工作以及所述單片機內(nèi)其他模塊的正常工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管坯鑄造缺陷無損檢測裝置，其特征在于:所述固定支架主要由一個內(nèi)部為圓柱形的腔體和兩個端蓋板構(gòu)成，多個所述激勵線圈和多個所述檢測線圈相間交錯呈圓環(huán)狀均勻地裝置在所述固定支架上，被測銅管坯從所述固定支架中間穿過，所述激勵線圈和所述檢測線圈環(huán)繞在被測銅管坯軸線的周圍與被測銅管表面接近。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管坯鑄造缺陷無損檢測裝置，其特征在于:多個所述激勵線圈分別為A、B、C、D、E、F、G、H共八個，多個所述檢測線圈對應(yīng)多個所述激勵線圈數(shù)量同為八個。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管坯鑄造缺陷無損檢測裝置，其特征在于:所述激勵信號電路包括信號源和功率放大電路，信號源經(jīng)過功率放大后輸出至多個所述激勵線圈，所述激勵信號電路連接并受控于所述控制裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管坯鑄造缺陷無損檢測裝置，特征在于:所述管坯近表面缺陷在線無損檢測裝置還包括與所述控制裝置電連接的顯示部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管坯鑄造缺陷無損檢測裝置，特征在于:所述信號檢測單元包括反射式探頭接收及差動放大電路、帶通濾波放大電路、檢波電路、自動平衡電路、單片機、差動放大電路、數(shù)據(jù)采集電路，所述檢測線圈接收到的信號經(jīng)過所述反射式探頭接收及差動放大電路后送入所述帶通濾波放大電路，然后送入所述檢波電路，所述檢波電路輸出分別連接所述自動平衡電路和所述差動放大電路，所述差動放大電路的輸出連接所述數(shù)據(jù)采集電路，所述數(shù)據(jù)采集電路的輸出連接至所述計算機處理電路，所述單片機分別連接所述自動平衡電路和所述計算機處理電路。
【文檔編號】G01N27/90GK104267096SQ201410501808
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】孫亞飛, 張永靖, 陳明芳, 李力, 李昌, 方書成, 祝焱, 何錦權(quán), 雷家輝, 趙路平 申請人:廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院, 廣東龍豐精密銅管有限公司