一种非接触式高精度管壁厚度检测装置

本技术涉及壁厚检测，具体为一种非接触式高精度管壁厚度检测装置。

背景技术：

1、具有中空截面的待测管等管材，大量用作输送流体，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。待测管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材。广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等用待测管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，已广泛用待测管来制造。

2、中空截面管材应用广泛，但有个共同点，就是对其质量有一定的要求，而待测管管材的壁厚、外径、内径等均是其一项重要的技术指标，因此对这些数据都要进行精准的测量，是非常重要的。

3、在管材刚冶炼出来，还是发热红管时温度可达800°以上，传统方法工厂工人手持激光测厚仪需等红管温度下降再检测，无法进行及时测量，且需要多次多位置测量，效率低。

4、综上所述，现在的中空截面管材测厚装置缺少及时并且高精度测厚、测内径和外径的效果，使得检测工人效率低、风险高，无法及时检测出不合格品，造成了资源的浪费及管材生产的极大不便。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、本实用新型公开了一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，包括平台、电涡流传感器，伸缩杆，支撑杆，控制设备，外部支架等。平台可控制待测管翻转；控制设备可控制伸缩杆及外部支架同时移动；伸缩杆头部有三个电涡流传感器及其支撑杆置于待测管内部，三个支撑杆位于同一平面，相隔角度均匀且支撑杆可伸缩，伸缩时长度时刻相等，三个电涡流传感器位于以杆头中心为圆心，半径为支撑杆长度的圆上；外部支架在待测管外部，呈圆弧形，支架内侧布置3个电涡流传感器，外部支架时刻在支撑杆上方，不严格要求在同一平面。此三个电涡流传感器位于以杆头中心为圆心，半径固定的圆上。所有的电涡流传感器外面有隔热保护套。

4、控制设备可控制伸缩杆及外部支架同时移动的位置，移动过程中时刻保持外部支架时刻在支撑杆上方，且可时刻记录待测管内外共6个电涡流传感器的数据并进行计算，在得到待测管不同部分的壁厚。

5、伸缩杆布置在待测管内，要求待测管有一定的内径，最长可伸缩6m，伸缩杆头部有三个电涡流传感器及其支撑杆，支撑杆可伸缩，三个支撑杆的杆头位于同一平面，支撑杆杆头中心相隔角度均匀且可测。

6、外部支架在待测管外部，侧面呈圆弧形，由控制设备控制移动。内侧布置的3个电涡流传感器，在半径固定的圆上。

7、待测管置于平台上，外部支架和支撑杆的电涡流传感器可在得到待测管该部分壁厚数据，平台可旋转待测管固定度数(例如30°)，多次对该部分进行壁厚检测，再对该部分壁厚数据分析。

8、整个测量过程设备不接触管壁，且可以使支撑杆收缩至距离管壁较远距离，并在电涡流传感器表面增加隔热保护材料，并不影响检测可对发热红管进行壁厚检测。

9、伸缩杆上电涡流传感器可测到管内部的距离d1、d2和d3，外部支架的电涡流传感器可测到管外侧的距离c1、c2和c3，精度达微米级。支撑杆连接电涡流传感器长度在移动过程中不变，易测得r1、r2和r3，外部支架的传感器到圆心的距离不变，易测得r1、r2、r3。

10、电涡流传感器n1-3共圆，电涡流传感器y1-3共圆，分别以两个圆心为原点建立坐标系，分别以电涡流传感器y1和电涡流传感器n1的横坐标为x轴坐标0点，以侧外径为例，电涡流传感器y2和y3可由与坐标轴夹角和半径求得，夹角可提前测得，由c1，c2和c3数据可得到a、b和c点的坐标，由不在同一条直线的三点必在同一个圆上定理，则可得到一个以待测管部分外径为半径的圆，同理可得到待测管部分内径为半径的圆，在计算得待测管该部分的壁厚。

11、上述可得：本装置对外部支架和支撑杆的圆度要求较高，但不要求其布置的电涡流传感器在同一垂直待测管的平面，且对应的两个电涡流传感器也不需要圆心成一条直线，外部支架长时间悬挂稍微下移也不影响结果。本装置测出待测管的内外径，相减得到待测管的壁厚，结构简单，易于操作，检测精度高，精度可达微米级。

技术特征：

1.一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，包括平台(1)、控制设备(2)、伸缩杆(3)、支撑杆(4)、电涡流传感器(5)(7)和外部支架(6)，其特征在于：平台(1)可控制待测管翻转；控制设备(2)可控制伸缩杆(3)及外部支架(6)同时移动；伸缩杆(3)头部有三个电涡流传感器及其支撑杆(4)置于待测管内部，三个支撑杆(4)位于同一平面，相隔角度均匀且支撑杆可伸缩，伸缩时长度时刻相等，三个电涡流传感器位于以杆头中心为圆心，半径为支撑杆长度的圆上；外部支架(6)在待测管外部，呈标准的圆弧形，支架内侧布置3个电涡流传感器，此三个电涡流传感器半径固定的圆上；所有的电涡流传感器外面有隔热保护套；待测管置于平台(1)上，平台(1)可旋转待测管，控制设备(2)使外部支架(6)和伸缩杆(3)同时移动，且可时刻记录待测管内外共6个电涡流传感器的数据并进行计算，得到待测管不同部分的壁厚。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，其特征在于：控制设备(2)可控制外部支架(6)和伸缩杆(3)同时移动设定距离，并记录伸缩长度和电涡流传感器(5)(7)测出的距离数据并计算出待测管的内外径和壁厚。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，其特征在于：伸缩杆(3)最长可伸缩6m，伸缩杆(3)头部有三个电涡流传感器及其支撑杆置于待测管内部，电涡流传感器(5)位于以杆头中心为圆心，半径为支撑杆长度的圆上，支撑杆的杆头中心相隔角度较均匀且可测。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，其特征在于：外部支架(6)在待测管外部，侧面呈圆弧形,支架内侧布置3个电涡流传感器，在半径固定的圆上。

5.根据权利要求1所述的一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，其特征在于：伸缩杆(3)上电涡流传感器可测到管内部的距离d1、d2和d3，外部支架(6)的电涡流传感器可测到管外侧的距离c1、c2和c3，精度达微米级。

6.根据权利要求1所述的一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，其特征在于：待测管置于平台(1)上，外部支架(6)和支撑杆(4)的电涡流传感器可根据圆上三点坐标数据计算出三点所在圆的半径，得到所在管部分的内外径，在得到管该部分壁厚数据，平台(1)可旋转待测管固定度数，多次对该部分进行壁厚检测，再对该部分壁厚数据分析。

7.根据权利要求1所述的一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，其特征在于：整个测量过程设备不接触管壁，且可以使支撑杆(4)收缩至距离管壁较远距离，并在电涡流传感器表面增加隔热保护材料，并不影响检测可对发热红管进行壁厚检测。

技术总结
本技术公开了一种非接触式高精度管壁厚度检测装置，包括平台、电涡流传感器，伸缩杆，支撑杆，控制设备，外部支架等。平台控制待测管翻转；控制设备控制伸缩杆及外部支架移动；伸缩杆头部有支撑杆，三个支撑杆位于同一平面，相隔角度均匀且支撑杆可伸缩，长度时刻相等，杆头三个电涡流传感器位于以杆头中心为圆心，半径为支撑杆长度的圆上；外部支架在待测管外部，支架内侧置有3个电涡流传感器其位于半径固定的圆上；电涡流传感器外侧有隔热保护套。本技术具有非接触式测管壁厚功能，解决了现有的刚生产的具有中空截面热管壁厚无法及时测量的问题，同时可检测待测管的内径和外径，精度达微米级，提高了中空截面管壁厚度检测的效率。

技术研发人员：卢俊辉,岳云涛,张律,韩雨轩,范志顺
受保护的技术使用者：江汉大学
技术研发日：20230404
技术公布日：2024/1/13