Page 78 - 无损检测2023年第十期

马义来, 等:

漏磁内检测缺陷信号的快速识别方法

线被束缚于管壁的内部, 几乎没有磁感线从管壁表 及探头的运动方向有关。当霍尔探头的检测方向与
面穿出, 当管壁中存在缺陷时, 缺陷处的磁导率比正 探头运动方向一致时, 单向脉冲信号向上; 反之, 单向
常区域的磁导率小, 磁阻比正常区域的大, 而导致缺 脉冲信号向下。同时, 脉冲信号的宽度与时间有关,
陷处的磁感线外泄, 通过霍尔传感器即可检测到外 当检测速度变快时, 信号宽度变窄; 当检测速度变慢
泄的磁通量 [ 5 ] , 管道漏磁检测基本原理如图1所示。 时, 信号宽度变宽。实际检测时受杂散磁场以及振动
漏磁检测器一般由驱动节、 励磁节、 万向节、 计 的影响, 漏磁场信号中会叠加大量的噪声信号。
算机节等组成, 其结构如图2所示, 其中励磁节主要
用来磁化管壁和采集检测数据; 驱动节利用密封皮
碗前后介质压差推动检测器在管道中运行; 万向节
的作用是帮助检测器在管道中顺利通过弯头部位,
提升通过性能; 计算机节用于检测数据存储; 里程轮
记录检测器在管道中的行进里程和缺陷位置里程,
便于后期开挖定位。
2 漏磁信号噪声

管道管壁上的金属损失等缺陷所形成的漏磁场
信号一般都比较微弱, 需要经过放大滤波后再进行后
处理 [ 7-9 ] 。沿励磁方向分布的霍尔探头检测到漏磁场
磁感应强度得到单向脉冲信号, 典型的缺陷漏磁信号
如图 3 所示。 脉冲信号的方向与探头的检测方向以 图1 管道漏磁检测基本原理

图2 漏磁检测器结构示意
以快速对缺陷信号进行识别。
3 信号处理方法

3.1 数字低通滤波处理
缺陷信号相对于噪声属于低频信号, 可以采用
低通滤波器对其进行滤波。 LabVIEW 软件的信号
处理模块中包含了很多数字滤波器, 包括贝塞尔滤
图3 典型的缺陷漏磁信号 波器、 Butterworth滤波器、 Cheb y shev滤波器、 等波
所设计的漏磁内检测设备采用 SS495型线性 纹滤波器、 FIR 加窗滤波器、 中值滤波器等。这些滤

霍尔元件采集缺陷信号, 其内部集成了信号放大电 波器可以分为两种, 一种是通过处理数据块进行滤
路, 可直接输出与测量磁感应强度成正比的电压信 波, 另一种是通过对数据进行连续的逐点处理来滤

号, 具有灵敏度高、 线性好、 功耗低等优点。 SS495 波。滤波器的数据块处理方式缺乏实时性, 需要经
型线性霍尔元件采集到的漏磁信号仍然存在大量的 过一段数据的采集后才能进行处理, 且数据块处理
干扰噪声信号, 有必要进行降噪优化。笔者先利用 需要一定的时间周期; 与之相比, 逐点滤波器的实时
霍尔探头采集管体缺陷信号, 使用数字低通滤波器 性更强, 数据采集和处理可同时进行。试验对比结果
滤波后, 采用差分法消除探头提离值和温度漂移对 表明, Butterworth低通滤波器对漏磁缺陷信号的过
检测信号基线的影响, 最后利用阀值法进行缺陷信 滤效果是最好的。因此笔者采用逐点 Butterworth低
号的识别。整个处理程序代码精简、 执行效率高, 可 通滤波器, 其滤波效果示例如图4所示。
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2023年 第45卷 第10期
无损检测