本技術涉及一種管道應力內檢測探頭，用于對管道內檢測過程中的應力進行測量，屬于管道內檢測領域。

背景技術：

1、油氣管道長期埋藏于地下，受到介質壓力，土壤和自身重力的作用。隨著時間的推移，在應力集中區(qū)，管道本體的機械損傷、腐蝕和裂紋等缺陷，受到內、外應力作用而導致局部區(qū)域發(fā)生屈服失效和應力腐蝕開裂等，給管道的安全運行帶來巨大的風險。如果不能在管道發(fā)生屈服轉變?yōu)樗苄宰冃?，引起疲勞失效之前，對管道應力狀態(tài)進行預判，將使管道長期帶病運行，極易引起爆裂事故的發(fā)生。

2、傳統(tǒng)的管道漏磁內檢測只適用于管道缺陷檢測，不適用于對應力內檢測，所以需要研究一種適合管道應力的內檢測方法。

3、鐵、鎳、鈷及其合金等鐵磁材料，在磁化后發(fā)生尺寸和形狀的變化，這種效應稱為磁致伸縮效應。與之相反，向磁致伸縮材料施加應力，會使材料的導磁性，尤其是磁導率發(fā)生改變。例如，向磁致伸縮材料施加應力，會導致材料的磁化強度的變化，這種現(xiàn)象叫做維拉里效應，也稱為逆磁致伸縮效應。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是：基于逆磁致伸縮效應，首先通過磁芯將合金材料磁化，然后通過集成在探頭中的磁傳感器測量剩余磁化強度，進而表征應力大小，實現(xiàn)應力檢測與分析。

2、為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種管道應力內檢測探頭，其特征在于，包括一對l型磁芯，兩個勵磁線圈沿相同方向分別繞制在一對l型磁芯上，勵磁線圈與驅動電路相連，當通過驅動電路在勵磁線圈中通以方向相同的電流i時，兩個勵磁線圈之間在間距l(xiāng)附近形成均勻的磁場區(qū)，在均勻的磁場區(qū)設置多個磁傳感器。

3、優(yōu)選地，兩個所述勵磁線圈采用相同的材料和相同的匝數(shù)，彼此平行且共軸。

4、優(yōu)選地，兩個所述勵磁線圈之間的間距l(xiāng)等于任意一個所述勵磁線圈的半徑r。

5、優(yōu)選地，所有所述磁傳感器沿管道徑向平行排列，覆蓋到所述l型磁芯的寬度。

6、優(yōu)選地，沿管道周向設置多組所述管道應力內檢測探頭，所有所述管道應力內檢測探頭覆蓋管道一周。

7、優(yōu)選地，所述驅動電路包括同相比例運算放大電路，所述同相比例運算放大電路的輸入端接入方波激勵信號vin，所述同相比例運算放大電路的輸出端與單刀雙擲模擬開關的輸入端一相連，所述單刀雙擲模擬開關的輸入端二連接所述勵磁線圈后接地，所述單刀雙擲模擬開關的輸出端經(jīng)由儲能電容c1接地，所述單刀雙擲模擬開關的控制端s連接serlkct信號。

8、優(yōu)選地，所述同相比例運算放大電路包括運算放大器u1，所述運算放大器u1的反相輸入端經(jīng)由電阻r2接地，所述運算放大器u1的同相輸入端接入所述方波激勵信號vin，在所述運算放大器u1的反相輸入端與輸出端之間跨接電阻r1，所述所述運算放大器u1的輸出端與所述單刀雙擲模擬開關的所述輸入端一相連。

9、本實用新型利用脈沖激勵線圈作為低頻脈沖磁場發(fā)生裝置，對鐵磁性管道進行磁化。管道在被磁化后，如果外磁場消失(減小到零)，這時管壁仍然顯磁性，將此時的管壁的剩余磁化強度稱為剩磁。由于應力會改變鐵磁性材料剩余磁化強度，使材料內部磁導率會發(fā)生改變。因此本實用新型通過集成在探頭中的磁傳感器測量剩余磁化強度，進而表征應力大小，實現(xiàn)應力檢測與分析。

技術特征：

1.一種管道應力內檢測探頭，其特征在于，包括一對l型磁芯，兩個勵磁線圈沿相同方向分別繞制在一對l型磁芯上，勵磁線圈與驅動電路相連，當通過驅動電路在勵磁線圈中通以方向相同的電流i時，兩個勵磁線圈之間在間距l(xiāng)附近形成均勻的磁場區(qū)，在均勻的磁場區(qū)設置多個磁傳感器。

2.如權利要求1所述的一種管道應力內檢測探頭，其特征在于，兩個所述勵磁線圈采用相同的材料和相同的匝數(shù)，彼此平行且共軸。

3.如權利要求1所述的一種管道應力內檢測探頭，其特征在于，兩個所述勵磁線圈之間的間距l(xiāng)等于任意一個所述勵磁線圈的半徑r。

4.如權利要求1所述的一種管道應力內檢測探頭，其特征在于，所有所述磁傳感器沿管道徑向平行排列，覆蓋到所述l型磁芯的寬度。

5.如權利要求1所述的一種管道應力內檢測探頭，其特征在于，沿管道周向設置多組所述管道應力內檢測探頭，所有所述管道應力內檢測探頭覆蓋管道一周。

6.如權利要求1所述的一種管道應力內檢測探頭，其特征在于，所述驅動電路包括同相比例運算放大電路，所述同相比例運算放大電路的輸入端接入方波激勵信號vin，所述同相比例運算放大電路的輸出端與單刀雙擲模擬開關的輸入端一相連，所述單刀雙擲模擬開關的輸入端二連接所述勵磁線圈后接地，所述單刀雙擲模擬開關的輸出端經(jīng)由儲能電容c1接地，所述單刀雙擲模擬開關的控制端s連接select信號。

7.如權利要求6所述的一種管道應力內檢測探頭，其特征在于，所述同相比例運算放大電路包括運算放大器u1，所述運算放大器u1的反相輸入端經(jīng)由電阻r2接地，所述運算放大器u1的同相輸入端接入所述方波激勵信號vin，在所述運算放大器u1的反相輸入端與輸出端之間跨接電阻r1，所述運算放大器u1的輸出端與所述單刀雙擲模擬開關的所述輸入端一相連。

技術總結
本技術公開了一種管道應力內檢測探頭，其特征在于，包括一對L型磁芯，兩個勵磁線圈沿相同方向分別繞制在一對L型磁芯上，勵磁線圈與驅動電路相連，當通過驅動電路在勵磁線圈中通以方向相同的電流i時，兩個勵磁線圈之間在間距l(xiāng)附近形成均勻的磁場區(qū)，在均勻的磁場區(qū)設置多個磁傳感器。本技術利用脈沖激勵線圈作為低頻脈沖磁場發(fā)生裝置，對鐵磁性管道進行磁化。管道在被磁化后，如果外磁場消失(減小到零)，這時管壁仍然顯磁性，將此時的管壁的剩余磁化強度稱為剩磁。由于應力會改變鐵磁性材料剩余磁化強度，使材料內部磁導率會發(fā)生改變。因此本技術通過集成在探頭中的磁傳感器測量剩余磁化強度，進而表征應力大小，實現(xiàn)應力檢測與分析。

技術研發(fā)人員：左延田,陳燕松,李瑋,趙番
受保護的技術使用者：上海市特種設備監(jiān)督檢驗技術研究院
技術研發(fā)日：20240812
技術公布日：2025/5/15