1、西安石油大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃 項目研究報告 項目名稱：便攜式數(shù)字化油管檢測儀的研制項目級別： 國家級 項目負責人： 康佳樂 所在院（部、系）： 電子工程學院 指導教師： 高國旺 摘 要 油管缺陷的無損檢測對保證采油作業(yè)的安全有著十分重要的意義，同時，油管也是昂貴物，通過對油管無損檢測和量化分析可以為采油安全和油管的再使用提供依據(jù)。而當前的油管缺陷檢測現(xiàn)狀是多將油管運送到采油廠，利用油管探傷儀對油管缺陷進行檢測，耗費大量的時間和精力，影響正常的作業(yè)。因此，在油井作業(yè)起油管過程中實時檢測油管缺陷，在提高生產(chǎn)效率，保證采油安全方面有著重要意義。本文在研究國內(nèi)外油管檢測現(xiàn)狀及相關文獻的基礎上，經(jīng)

2、過認真的調(diào)研和理論分析，提出了利用漏磁檢測技術實現(xiàn)油管井口缺陷檢測。針對井口的作業(yè)環(huán)境，分析了漏磁檢測的油管缺陷檢測系統(tǒng)可行性，研究了油管缺陷井口檢測系統(tǒng)，整個系統(tǒng)包括漏磁檢測的傳感器、信號采集、信號處理軟件等。傳感器采用了勵磁激勵和漏磁檢測傳感器一體化的結構，可實現(xiàn)油管內(nèi)外缺陷信號的檢測。借助計算機軟硬件技術，開發(fā)的油管在線檢測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。基于LabVIEW軟件環(huán)境的信號在線檢測和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲與實時聲光報警等功能。在硬件上使用USB接口技術實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的高速采集與即插即用功能，提高探傷檢測準確率和效率，同時完成缺陷的分析。構建的室內(nèi)油管檢測系統(tǒng)，經(jīng)過室內(nèi)的模擬測試，

3、系統(tǒng)能夠準確的識別出油管的腐蝕和孔洞。關鍵詞：油管；漏磁場；無損檢測；霍爾傳感器；LabVIEW軟件ABSTRACTNondestructive testing of oil-well tubing is of vital significance to the safety of oil extraction. At the same time, oil-well tubing is very expensive, while a guarantee could be provided to the safety of oil-extraction and the reusing of oi

4、l-well tubing by a method of nondestructive testing and quantificational analysis to the defect. And the current status of oil tubing defects diction is that the oil-well tubing would be transported to the specially detection center, there oil-well tubing detector will be used to test the tubing def

5、ects that spend a lot of time and energy, affect the normal operation in the oil field. Therefore, during the oil-well tubing is been pulled, the tubing defects is tested, the method can improve the efficiency of oil-well production and guarantee the production safety of great significance. Based on

6、 the investigating actuality and the correlated literature of the testing oil well tubings detection, the author put forward to the method of wellhead tubing defects detection based on magnetic flux leakage detecting technology. Depend on work environment of wellhead, the method of magnetic flux lea

7、kage testing is feasibility in using tubing defect detection on wellhead. The system for detecting tubing defects is studied, and the whole system is composed of magnetic flux leakage testing sensor, signal acquisition and signal processing software, etc. The sensor has integration structure that in

8、clude the magnetic excitation and magnetic flux leakage detection sensor, which can realize the defect signal detection for the inside and outside of oil-well tubing. With the aid of computer software and hardware technology, the on-line detection and data analysis system of oil-well tubing is devel

9、oped. The software is designed based on the LabVIEW software environment to realize data acquisition, storage and real-time sound and light alarm, and other functions. USB interface is used to realize high speed signal data acquisition and the function of plug and play, improve the accuracy and effi

10、ciency of detection system, and complete the analysis of the oil-well tubing defects. The indoor detection platform is built, and the simulation testing was completed, the result of testing shows that the system can identify accurately corrosion and holes of the tubing.Keywords: Oil-well tubing, Fie

11、ld of magnetic flux leakage, Nondestructive testing, Hall sensor; LabVIEW software. 目錄緒論電磁無損檢測原理油管損傷檢測傳感器結構油管損傷檢測儀的硬件電路設計軟件設計調(diào)試與實驗結論參考文獻、致謝、附錄 緒論項目背景與意義 油管是原油生產(chǎn)過程中下入井中并且可以起出的鋼柱管，一組油管下井使用要起出和下入十幾次和幾十次。它是出油氣、注水、注氣、壓裂、酸化等采油采氣作業(yè)、找漏（套管漏失）、找串（固井串槽）、封堵（封堵水層）等井下作業(yè)的通道。抽油管在工作時會承受拉伸、內(nèi)壓、壓井作業(yè)中泥漿柱的外擠力和注水、注氣、壓裂、酸化

12、等苛刻作業(yè)環(huán)境腐蝕介質(zhì)的作用。因此在采油作業(yè)中，由于受溫度和壓力等影響，在活塞效應、膨脹效應、溫度效應和螺旋彎曲效應的作用下，采油管柱往往會產(chǎn)生平面正彎曲或空間螺旋彎曲。而在抽油泵作下沖程運動時，抽油桿往往也會發(fā)生空間螺旋彎曲。如此抽油管和抽油桿的彎曲將導致油管壁和抽油桿自身磨損。由于在作業(yè)的地面檢修中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)接箍已嚴重磨損的抽油桿，故可以進一步推斷，與磨損抽油桿對應井深的油管內(nèi)壁也一定會存在著磨損問題。同時油管還會受到井下介質(zhì)的侵蝕，從而造成腐蝕傷痕。抽油管這種磨損和腐蝕日久將造成抽油管的應力不均乃至斷裂，導致生產(chǎn)井不出油，停泵檢修等巨大經(jīng)濟損失。即使有些新油管由于管材組織不良或由于生產(chǎn)加工

13、造成的裂紋的存在，亦會導致完井后短期即發(fā)生油管斷裂、生產(chǎn)油井停產(chǎn)的嚴重后果。 近幾年來，由于井下工況惡化，油管選材混亂以及操作不規(guī)范等因素，抽油機井油管失效問題突出，給油田造成很大的經(jīng)濟損失。而且，目前大多數(shù)油田的開發(fā)己進入中、高含水期，由于井斜、綜合含水的上升和產(chǎn)出水中強腐蝕介質(zhì)的強腐蝕性，抽油機井中油管與抽油桿的偏磨腐蝕現(xiàn)象也日趨嚴重。據(jù)統(tǒng)計，中原石油勘探局第三采油廠共有生產(chǎn)井415口，其中抽油機井367口，占生產(chǎn)井的88.4%,1997年偏磨腐蝕井164口，偏磨腐蝕井占頻繁作業(yè)井的74，占抽油機生產(chǎn)井數(shù)的44.7%，抽油桿、油管的使用壽命也因偏磨腐蝕而縮短了4060。青海油田躍進二號油田

14、的油管損壞現(xiàn)狀統(tǒng)計為例，2000年以來該油區(qū)因油管漏失、斷脫造成的躺井達到548井次，其中油管老化、絲扣滑絲油管失效占25.7因偏磨造成油管本體破裂或絲扣磨穿失效占42.1，腐蝕原因?qū)е掠凸鼙倔w穿孔或絲扣刺漏失效占15.4，施工過程中操作不當粘扣或扒皮造成損壞占8.0，其它原因(砂堵，水泥堵等)損壞占8.8。可見，油田油管的主要缺陷是腐蝕孔洞和桿狀偏磨。桿狀偏磨是抽油桿長時間接觸管壁磨擦產(chǎn)生的磨損槽, 這種缺陷較長且較寬, 是縱向的。缺陷嚴重的油管重新下井, 必然發(fā)生井壁穿孔或斷裂事故。此類事故在我國發(fā)生得極為頻繁, 每年經(jīng)濟損失上億元【】。為解決上述問題, 我國已進口數(shù)臺油管漏磁探傷設備,

15、這些探傷設備主要用于采油廠油管的檢測與修復線。通常來講, 一口井的絕大部分油管都是好的, 油井距離采油廠近的有十幾公里, 遠的上百公里, 這樣油管在采油廠檢測，會在運輸、等待檢測上耗費大量的時間和財力，且影響正常的油井作業(yè)。為此, 我們提出研制油管井口探傷設備, 其顯著特點是在油管起下管作業(yè)時實現(xiàn)探傷。 本項目在總結了現(xiàn)有的研究成果基礎上，提出利用漏磁檢測技術、計算機技術等研制井口油管無損檢測系統(tǒng)，以有效檢測出產(chǎn)品中出現(xiàn)的裂縫、凹坑、孔洞等缺陷，對提高效率、簡化操作、降低勞動強度、減少工業(yè)應用事故等方面都具有十分重要的現(xiàn)實意義。1.2無損檢測技術 作為一種重要的故障診斷和設備檢測手段，無損檢測

16、技術在航空、航天、交通、能源、動力、化工、機械等各個工業(yè)部門一直發(fā)揮著重要的作用。它們采用無損檢測技術來提高產(chǎn)品質(zhì)量和保證安全生產(chǎn)，并取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。在石油工業(yè)中，越來越多的使用了無損檢測技術以保證石油生產(chǎn)和運輸?shù)陌踩行нM行，并且隨著電子、機械、計算機及無損檢測技術的發(fā)展，石油生產(chǎn)設備的日常運行及維護中也越來越倚賴于無損檢測技術。 所謂無損檢測（Nondestructive Testing簡稱NDT），是指在不損傷材料和成品的條件下，根據(jù)材料內(nèi)部結構的異?；蛉毕莸拇嬖谒鸬膶帷⒙?、光、電、磁等反映的變化，研究其內(nèi)部和表面有無缺陷的一種技術手段。它又可以稱為無損檢查（Non

17、destructive Inspection簡稱NDI）及無損評估（Nondestructive Evaluation）。 無損檢測的目的一般包括：定量掌握缺陷與強度的關系，評價構件的允許負荷以及壽命或剩余壽命；檢測在制造過程中產(chǎn)生的結構不完整性及缺陷等情況，以便改善制造工藝。它不僅涉及成品部件的試驗評價，也與設計、制造工藝直接相關。在鋼管檢測領域，目前常用的無損檢測方法有：磁粉檢測（MT），超聲波檢測（UT），滲透檢測（PT），射線檢測（RT），渦流檢測（ET）等5種常規(guī)檢測方法，此外還有一些新興技術如激光照相檢測，聲振檢測，微波檢測，紅外檢測和聲發(fā)射檢測等。但是各種檢測方法都各有其特點及其

18、局限性。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1常用無損檢測方法 目前應用于油管無損檢測的方法很多，有代表性的主要有：射線檢測法、x射線檢測法、磁粉探傷法、滲透檢測法、微波檢測法、超聲檢測法、渦流檢測法、漏磁檢測法。超聲檢測法910是用一個超聲探頭對檢測工件發(fā)射超聲波，當超聲波到達工件界面時一部分超聲波就會被反射回來，反射回來的超聲波被接受裝置接受。如果工件中有缺陷，缺陷的界面同樣也會反射超聲波，這樣通過接受的超聲波就可以判斷出是否有缺陷，以及缺陷的大小。所以超聲檢測法也可以檢測出各種缺陷，而且還可以測出工件的厚度。但是超聲波檢測不直觀，人為因素大。渦流檢測法11是用一個高頻振蕩器供給激勵線圈勵磁電流

19、，并在檢測工件周圍形成勵磁場，該磁場在被檢測工件中感應出渦狀電流，渦電流又產(chǎn)生自己的磁場，磁流磁場中包含了被檢測工件物理狀況的各種信息，通過檢測線圈把渦流信號檢出進行判斷。渦流檢測對于許多因素都很敏感。信號的分析處理比較復雜，而且檢測靈敏度隨著缺陷的埋藏深度的增加而降低。渦流檢測法主要用于檢測管道表層缺陷，如要檢測管道內(nèi)部缺陷，需要從管道內(nèi)部傳過，結構較為復雜。滲透檢測12是由于潤濕作用和毛細現(xiàn)象滲透液進入位于表面的缺陷，隨后被吸附和顯像，然后借助一定的物理觀測設備觀察缺陷所產(chǎn)生的圖像，從而進行缺陷的識別。滲透檢測原理簡單，操作容易，方法靈活，適用性強，可以檢測各種材料。且不受工件幾何形狀、尺

20、寸大小的影像，是較最早使用的無損檢測方法之一。但是運用滲透檢測法只能檢測到材料和構件中開口在表面的缺陷且需要清洗和去污，對隱藏在內(nèi)部的缺陷此種方法無能為力，另外此種方法也不適用于檢測多孔性材料或多孔性表面缺陷，因為缺陷顯示的圖像難以判斷。X射線檢測法13是用X射線對檢測工件進行透射，然后用膠片采集射線使用圖像處理技術對被檢測工件的缺陷進行判別。射線檢測法對管道內(nèi)部缺陷有檢出能力，但操作復雜而且缺陷類型判定繁瑣，最主要的是射線的散射不宜控制，易發(fā)生泄漏而且費用較高。磁粉檢測14是對被檢測工件進行磁化，使缺陷處產(chǎn)生漏磁場，然后把磁粉噴涂到被檢測件表面，缺陷即可通過磁粉的分布顯示出來。操作簡便、直觀

21、、靈敏度高；檢測成本低。磁粉檢測法只能檢測出鐵磁材料缺陷的位置和表面長度，但不能確定深度，而且很大程度上依賴于檢測人員的經(jīng)驗，無法實現(xiàn)定量分析。漏磁檢測方法是利用磁敏元件拾取裂紋缺陷擴散漏磁信號的方法來提取裂紋缺陷信息的。當被檢測油管表面或者內(nèi)部有裂紋缺陷時，缺陷附近存在擴散漏磁，漏磁的磁參量與缺陷的狀態(tài)具有一定的對應關系，因此可利用磁敏元件檢測擴散漏磁，從而將磁參量的變化轉(zhuǎn)化為電信號，再由計算機進行處理判斷，從而確定缺陷狀態(tài)。這種檢測方法具有結構簡單，且對被檢測油管表面缺陷具有較高的靈敏度和分辨率。相對于其他幾種檢測方法，漏磁檢測特別適合油管缺陷檢漏磁檢測特別適合油管缺陷檢測。所以漏磁檢測已

22、成為目前油田油管現(xiàn)場或室內(nèi)檢測的最主要和有效的方法。1.3.2 油管檢測研究現(xiàn)狀油管在油井作業(yè)中的作用決定了其重要性和維護的特殊性。它是連接地面抽油機和井底抽油泵的連接桿，起橋梁作用。其使用的安全性不言而喻。如何利用油井作業(yè)后取出的油管是一個重要的問題，既要保證其使用安全又要充分利用油管的價值。所以，研制出技術先進、可靠的油管無盲區(qū)檢測設備，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。在檢測過程中根據(jù)相關的油管使用標準，利用檢測結果將舊油管進行等級劃分，合格的舊油管繼續(xù)下井使用，不合格的油管予以報廢。還可以根據(jù)檢測數(shù)據(jù)將合格的油管進行等級劃分。這項能充分發(fā)揮油管的作用，大大降低油管斷脫率，提高油管的科學管理

23、水平，顯著節(jié)約成本。 在80年代以前，我國油田對油管維護基本采用肉眼觀察法。這是一種極其原始的方法，存在兩種極端的做法：一是對油管作簡單的肉眼觀察法，報廢極少數(shù)明顯缺陷的油管，其余再下井使用。受人為因素干擾，這種做法必然導致許多存在嚴重缺陷的油管被漏掉。因此，油井作業(yè)經(jīng)常會引起油管斷脫事故，增加了油井作業(yè)費用，影響原油生產(chǎn)。二是為了保險，將使用一段時間的舊油管全部報廢。這樣一來，由于沒有充分發(fā)揮油管的作用，舊的油管堆積成山，增加了購買新油管的費用，因而增加了采油成本。早在1987 年，原石油部李天相副部長在對“舊油管檢測與修復技術研究”工作的批示中就指出：“修舊利廢是石油工業(yè)艱苦創(chuàng)業(yè)的優(yōu)良傳統(tǒng)

24、?！?“油管也一樣，抽油井占采油井的90%，抽油井中有桿抽油又占90%，兩個90%，有桿抽油就占油井數(shù)的80%以上，在井下的油管為數(shù)很可觀?！薄芭f油管利用這樣的事，能降低采油成本，肯定要受到基層的歡迎?！薄芭f油管檢測，選擇合格者重新利用，很可能發(fā)展成為采油中一項服務工作?！币簿褪菑?986 年開始，我國國內(nèi)便開始了“舊油管檢測與修復技術研究”。首先由遼河石油勘探局鉆采工藝研究院、石油勘探開發(fā)科學研究院機械所、中國科學院金屬研究所、東北輸油管理局鐵嶺機械廠和大慶石油學院合作開發(fā)了這項研究，取得了豐碩正果并于1998年通過原室油部科技司鑒定11。 1998 年之后舊油管檢測工作引起了國內(nèi)的重視，在

25、原有科研成果的基礎上，先后開發(fā)成功油管校直機、油管表面淬火機床、油管強力噴丸機、油管熒光磁粉探傷儀、油管渦流探傷儀等設備與儀器，并制定了SY/T5551.92舊油管檢測與修復技術條件行業(yè)標準。東北輸油管理局鐵嶺機械廠、遼河油田曙光采油廠井下作業(yè)公司、華北石油勘探二公司綜合修造廠、大慶油田采油二場和采油三廠、濱州特種油管廠、中原油田采油一廠、采油二廠和采油三廠、新疆石油管理局采油二廠、內(nèi)蒙古第一機械制造廠和沈陽油田實業(yè)集團熱力保溫公司等12 個單位先后建立了舊油管檢測修復作業(yè)線。這些單位建立的舊油管檢測與修復生產(chǎn)線均集中在了檢測與修復的一體化上，并且為修復做了大量的工作。舊油管檢測與修復技術是對

26、使用過的油管（舊油管）進行清洗、肉眼檢查、熱校直、噴丸清理、桿頭熒光磁粉探傷、桿體無損探傷、強度分析、螺紋修復與檢查、表面淬火、噴丸強化、涂漆和包裝，根據(jù)舊油管檢測修復工藝及技術條件進行分等級判斷，達到修復與檢測的目的，這項工藝技術經(jīng)過十多年來的應用，工藝不斷地完善，同時檢測專用設備的研究與開發(fā)也在不斷的進行著。另外，九十年代中期，中國有色金屬工業(yè)總公司無損檢測中心和上海威遠檢測設備有限公司也分別推出了用于室內(nèi)檢測線的油管多通道漏磁檢測裝置和NT90B 油管損傷漏磁檢測裝置，該兩種裝置均是采用軸向磁化方式檢測油管表面的縱向裂紋、腐蝕坑和桿狀磨損缺陷。目前，開展油管損傷磁性檢測方法與裝置研究的單

27、位還有華中科技大學和中國科學院金屬所等單位。九十年代初，美國的Bhts 公司設計了一種新型電磁檢測儀對油管進行在線檢測，該檢測儀的探頭由四個傳感器組成，其中漏磁場傳感器（螺管線圈）和渦流傳感器相互配合用于檢測油管的腐蝕坑、孔洞及裂紋，旋轉(zhuǎn)磁場傳感器用于檢測桿狀磨損缺陷，另外，它還采用穿過式線圈測量油管的主磁通變化以測量整個油管截面積的變化情況。在油井作業(yè)中，可把探頭安裝在井口（Wellhead）。在脈沖漏磁檢測技術方面，Ali Sophian、Gui Yun Tian 和Sofiane Zairi 等對進行了有益的探索和研究，能較準確地定量分析出鐵磁性材料的外表面缺陷，但對內(nèi)表面缺陷的定量分析

28、精度不是很高12。John W.Wilson 和Gui Yun Tian 結合脈沖漏磁與脈沖磁阻技術較好地分辨出了材料內(nèi)外表面缺陷的大小，特別是對內(nèi)表面缺陷，其檢測精度比直流漏磁檢測有了大幅地提高。1.3.3 鐵磁性檢測信號處理技術 就磁電信號的解釋形式而言，磁性檢測信號處理技術的演變可分為定性檢測、定量檢測和磁成象。 (1)定性檢測對檢測特征的有無、超限等進行判別，并給予報警或指示，例如，管材上有無腐蝕坑、腐蝕坑是否超限，它是二值處理，不對檢測特征作進一步分析處理。因此，處理的方法和手段比較簡單，如放大、濾波、峰值保持、閾值處理、示波、記錄、報警或標記等。微軟用戶3 (2)定量檢測對檢測特征

29、給予度量，不但給出有無，而且要求在一定的精度下給出量值，是無損檢測技術的發(fā)展方向。例如，對腐蝕坑的檢測，不但要指出它的位置，而且對它的尺寸也應給出量值的大小。因此，必須結合計算機、人工智能、現(xiàn)代信號處理等技術，開拓無損檢測新方法。 (3)磁成象可分為兩類，第一類為磁場成像，主要是將磁場（信號）可視化，形成磁圖（磁場圖）。因而，它只對測量的精度、分辨率、掃描方式等提出較高的要求。H. Saito 等人于1990 年將CT 技術應用于磁場的測量，采用卷積反投影算法重建三維磁場圖像；吉林工業(yè)大學也于1996 年開展了三維磁場成像的研究62。另一類為磁性成象，它通過磁圖進行反演，用以得到鐵磁性構件的幾

30、何尺寸、缺陷大小、位置和形狀等，也就是磁性CT 技術。與射線、紅外、超聲波CT 技術不同，磁性CT，從數(shù)學上講是一類非線性反演問題，源于磁力線走向的可變性。華中理工大學于九十年代中期開展了漏磁CT 及漏磁場可視化技術的研究14。1.3.4 電磁無損檢測研究方法的發(fā)展與現(xiàn)狀對電磁無損檢測原理的深入剖析是研究評估方法的基礎。研究主要使用三種方法：解析法、實驗法和數(shù)值計算方法。解析法求解電磁場的邊值問題包括建立和求解微分或積分方程。解析法將結果以函數(shù)的形式表示，但缺乏普遍性，只能求解最簡單的一類問題15。對于復雜的電磁檢測問題，無法直接求物理方程的解，因此常用近似解析法。近似解析法以簡化磁阻模型法為

31、代表16。由于鐵磁材料的導磁率比非鐵磁材料的磁導率要大得多，由磁導率大的導磁體構成磁通的主要路徑。磁路計算一般只計算主磁通，忽略漏磁通，或在主磁通上加一個修正系數(shù)。磁路中參數(shù)的計算和電路的計算相似。磁路的基爾霍夫第一、第二定律都是在忽略漏磁的條件下建立的。由于忽略了漏磁通，磁阻法只能針對類缺陷的檢測原理進行大致的分析和計算，在相當長的一段時間內(nèi)，磁路計算是唯一比較實用的磁系統(tǒng)計算方法。磁路計算法采用一定假設條件下經(jīng)過簡化的近似計算公式，屬于一種簡化的估算法。由于這種方法易于理解和掌握，至今仍然是磁場計算與分析的重要手段之一17。 對LF 類缺陷檢測的研究目前多用磁荷法，磁荷法的本質(zhì)是以磁荷取代

32、缺陷處的鐵磁材料建立磁偶極子模型，求解磁場分布，將非線性問題近似為線性化問題。但是磁偶極子模型是對電磁場問題的線性近似，因此只能定性的對檢測問題進行解釋。磁荷法在對鋼管、板裂紋的漏磁檢測中研究較多18。實驗法一直是無損檢測的主要研究方法。通過大量有計劃的實驗，測量不同缺陷參數(shù)下的磁場大小，獲取缺陷參數(shù)和磁場間的統(tǒng)計關系。實驗法相關的文獻較多，如E. Kalwa 等在無損檢測中的霍爾效應傳感器和感應線圈的研究中19。周強等在漏磁通應力效應的研究20。實體實驗方法的優(yōu)點是可以獲得最直接的現(xiàn)實結果，缺點是缺陷制作困難，因此實驗的通用性不高，其次，實驗結論受實驗設備，實驗人員的影響，存在一定的實驗誤差

33、，而且實驗結果缺乏重復性；此外，實體實驗需要花費大量的人力、物力，實驗的成本較大。數(shù)值計算方法能夠比較輕松解決實驗方法的局限性。它還可以方便地模擬各種實驗條件，修改實驗參數(shù)，制作各種復雜形狀缺陷（如模擬幾乎任意小的缺陷）。Lord W.和 Hwang J. H.指出，對于非線性和復雜形狀缺陷漏磁場問題的求解，數(shù)值計算是唯一可行的方法21。近20 年來，計算機的計算速度和存儲容量的飛速增加，推動了數(shù)值分析的快速發(fā)展。數(shù)值分析在檢測技術中的應用加深了對各種檢測機理的認識，加快了檢測技術的發(fā)展。數(shù)值分析方法分為積分方程法和微分方程法兩大類22。積分方程法主要包括體積分方程法和邊界元法（Boundar

34、y Elements）23；微分方程法主要包括有限差分法（Finite Differences）和有限元法（Finite Element Methods）24，其中有限元法是最為重要的非線性領域數(shù)值算法之一。有限元分析非常復雜，首先，控制方程的表述呈多樣性；其次，數(shù)據(jù)處理工作量大，一個實際工程問題的三維分析需要上萬個甚至更多的節(jié)點和單元，計算量龐大。90 年代末期以來，計算機軟硬件的迅猛發(fā)展，以及三維電磁場有限元計算的一些技術問題(如幾何建模方式、自適應網(wǎng)格劃分、三維計算等)的逐步解決，使三維有限元模型在工程上的應用成為可能。近些年，已經(jīng)有有限元方法應用于漏磁研究中的案例，如。有限元方法已經(jīng)成

35、為以螺旋結構為特征的鋼絲繩的有效研究手段。有限元法用于漏磁的研究比較多，文獻24中指出已經(jīng)有學者嘗試用有限元方法研究永磁法霍爾傳感器的檢測特性。用有限元方法研究電磁檢測的優(yōu)點有，首先，容易構造理想化的環(huán)境，有助于電磁檢測基礎理論的研究；其次，缺陷的構造簡單，再者，能夠表現(xiàn)內(nèi)部的磁場特征；最后，計算機化節(jié)省了大量的人力、物力。有限元方法的局限性是：受到建模精度、算法精度等因素的影響，計算結果與研究人員的研究水平有關。但是，隨著計算機技術和有限元算法的不斷進步，這些不足將逐漸被智能化的計算軟件克服，有限元方法將成電磁無損檢測研究的重要手段。1.4 研究的主要內(nèi)容和采用方法項目組在查閱國內(nèi)外管道漏磁

36、檢測技術及漏磁數(shù)據(jù)處理技術，吸收先進的無損檢測缺陷評估科研成果的基礎上，對油管漏磁缺陷檢測技術進行研究。為了實現(xiàn)便攜式的井口油管缺陷的檢測，開展了針對本項目的傳感器結構設計、信號采集與處理系統(tǒng)、檢測數(shù)據(jù)分析軟件等內(nèi)容，同時還分析了檢測裝置多種因素對漏磁的影響，為進一步優(yōu)化檢測裝置提供指導。 基于國內(nèi)外同類技術的研究，根據(jù)課題的研究目標，確定總體方案為：利用基于DSP的硬件系統(tǒng)對被測對象進行信號采集和處理，并在計算機中實現(xiàn)測試結果進一步處理與分析，并對其結果進行輸出/顯示。件利用MATLAB仿真試驗，測試研究方法的正確性。主要內(nèi)容包括：1）分析油管檢測現(xiàn)狀，確定油管檢測采用的方法及檢測原理。2）

37、研究油管檢測系統(tǒng)的硬件組成。3）研究油管缺陷無損探傷系統(tǒng)的信號采集與處理原理。4）研究缺陷信號的處理方法：小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡方法；討論了這兩種信號處理方法的原理、對缺陷信號的特征提取原理及缺陷分類識別原理。5）對采用的方法進行實驗驗證，并得出相應的結論。第二章 油管漏磁檢測原理2.1 漏磁檢測原理 漏磁檢測技術26,27是從磁粉檢測技術發(fā)展起來的、利用磁現(xiàn)象來檢測鐵磁性材料工件表面及近表面缺陷的一種無損檢測方法，缺陷漏磁是建立在鐵磁性材料高磁導率特性基礎上的。其基本原理是：鐵磁性材料被外加磁場磁化，若鐵磁性材料的材質(zhì)是連續(xù)、均勻的，則材料中的磁力線將被約束在材料內(nèi)部，幾乎沒有磁力線從材料的表面

38、穿出，如圖2.1所示。但當材料的表層或內(nèi)部存在缺陷時，由于缺陷的磁導率小，磁阻很大，磁力線將會改變途徑形成畸變。大部分改變途徑的磁通將優(yōu)先從磁阻較小的材料內(nèi)通過。當材料內(nèi)部的磁感應強度比較大或缺陷的尺寸較大時，缺陷附近的材料難以接受更大的磁通，部分磁通會從缺陷的部位溢出工件，穿越缺陷上方的空氣再進入材料，形成漏磁通，磁力線如圖2.2所示。圖2.1 無缺陷時的磁力線分布 圖2.2 有缺陷時的磁力線分布畸變磁通分為三部分：一部分穿過缺陷，另一部分部分經(jīng)過裂紋周圍的鐵磁材料繞過裂紋，還有一部分部分則離開鐵磁材料表面，經(jīng)過空氣或其它介質(zhì)繞過裂紋，形成畸變磁通，即所謂的漏磁通，也就是傳感器能檢測到的部分

39、。磁性檢測方法是以磁場為媒介將被測物理量或狀態(tài)轉(zhuǎn)換為可測量的磁場信號，再由磁電轉(zhuǎn)換器件或傳感器變換為對應的電信號，然后進行需要的分析處理，可以得到缺陷的狀況。2.2 漏磁檢測的結構及理論基礎 漏磁檢測是針對管道（鋼管）這類高磁導率的鐵磁性材料被磁化后，在有缺陷處磁力線發(fā)生彎曲，并且有一部分磁力線泄露出缺陷表面，利用磁敏元件（傳感器）檢測該泄漏磁場，從而可判斷存在與否。而油管就是一種高磁導率的金屬管，故漏磁無損檢測技術適用油管缺陷的檢測。其結構如圖2.3所示。在油管上通入一個封閉的磁場，將油管磁化，在油管表面用磁敏傳感器測量漏磁通。在a圖中，油管無腐蝕缺陷和裂紋及夾雜物，厚度基本不發(fā)生變化，磁場

40、在油管中均勻分布。理想情況下，漏磁通為零，實際上磁鐵的漏磁通不可能完全從油管中穿過，少量磁通從外壁經(jīng)過，磁敏傳感器測得的信號是一不為零的固定值。在圖b中油 (a)無缺陷情況 （b）有缺陷情況 圖2.3 漏磁檢測的原理圖管有缺陷，由于工件部分變薄，引起磁通分布不均，磁通可以分為三部分：1.大部分磁通會在油管內(nèi)部繞過缺陷；2.少部分磁通會穿過缺陷；3.還有部分磁通離開油管上下表面從油管外穿過，滲透到空間中，這部分從工件中“泄漏”出來的磁通量即為漏磁通。當油管表面有缺陷時，由磁敏傳感器測得的磁通會明顯增大。無論油管內(nèi)表面有缺陷還是外表面有缺陷，在油管的兩面均會產(chǎn)生漏磁通。它們可以被霍爾元件或移動的感

41、應線圈獲得。油管經(jīng)磁化后，缺陷處產(chǎn)生的漏磁場是空間矢量，對軸對稱的管道常分解為垂直法向分量（徑向分量）和水平切向分量（軸向分量），如圖2.4所示，由此可以看到，漏磁場的軸向（x）分量在缺陷中心線上方有極大值，左右對稱，從缺陷中心到缺陷邊緣，分量迅速下降；漏磁場徑向（y）分量由于缺陷兩側(cè)極性相反，故兩側(cè)漏磁場符號相反，靠近缺陷邊緣處有極大值。對油管漏磁場的研究，以漏磁場法向分量或切圖2.4 漏磁場分布（a）水平分量 （b）垂直分量 （c）合成漏磁場向分量分析較方便，國內(nèi)較多傾向于法向分離研究。由于測量電路、檢測元件和漏磁場的分布特性，我們選取漏磁場的切向分量；同時看出選取切向分量進行缺陷漏磁檢測

42、和缺陷外形參數(shù)識別的優(yōu)越性。缺陷漏磁場經(jīng)敏感元件（如霍爾元件或感應線圈）獲取后，得到的漏磁場感應電信號（簡稱漏磁號）。霍爾元件測磁原理：對放在磁場中的通有電流的半導體，當電流沿垂直管道缺陷水平切向漏場方向通過時（如圖2.5所示），在垂直于該漏磁場和電流方向的半導體兩側(cè)將產(chǎn)生電位差（稱霍爾電勢）。由上述可知，霍爾元件獲取的漏磁信號是缺陷切向漏磁場的大小。因此，在本論文中，采用霍爾元件傳感器，直接獲得缺陷的切向漏磁場大小，即漏磁感應信號大小就是漏磁場大?。ㄈ舨豢紤]獲取漏磁信號過程中的干擾），這有利于漏磁信號數(shù)據(jù)特征分析。 圖2.5 霍爾元件工作原理管道漏磁場的產(chǎn)生受很多因素的影響，主要包括： 1)

43、缺陷的長、寬、深等外形因素； 2)油管的材質(zhì)（材料的導磁性、導電性），磁場耦合，磁極間距； 3)管道磁化強度、管道的剩磁； 4)油管的移動速度。上述眾多影響因素中，起主要作用的是缺陷的外形尺寸、管道材質(zhì)和油管的移動速度。在此我們介紹缺陷外形對管道漏磁場的影響。(1)缺陷長度對缺陷漏磁場的影響由于管道的磁化是沿著管道軸向(切向)方向產(chǎn)生，管道上缺陷邊界處漏磁場發(fā)生突變、泄漏。因此，缺陷長度越長，突變點之間距離越大，即缺陷漏磁場的跨度越大；同時漏磁場的幅度值也降低，信號變陡峭。(2)缺陷寬度對缺陷漏磁場的影響沿著管道軸向磁化的檢測方式，對缺陷寬度越小，缺陷長度越長的缺陷產(chǎn)生的漏磁場越不明顯，不易被

44、檢出；反之，對缺陷長度小，寬度大的缺陷漏磁場明顯；同時寬度小，其所覆蓋的漏磁場的傳感器個數(shù)較少，精度降低。因此考慮缺陷的寬和長比對漏磁場的影響比單純考慮缺陷寬度的影響要更有效。在缺陷長和深不變，僅改變?nèi)毕輰挾鹊那闆r下，寬度越大，漏磁場的周向覆蓋范圍越寬，漏磁幅值越高，(3)缺陷深度對缺陷漏磁場的影響在缺陷寬度和長度不變的情況下，缺陷漏磁場隨缺陷深度增加幅值變大，近似線性關系，在深度10%到50%這一階段漏磁場幅值增加較快，50%到80%幅值增加平緩。但同一深度的缺陷，缺陷的長和寬不一樣漏磁場的波形幅值和形狀也不一樣，差別較大。因此，考慮缺陷深度對漏磁場的影響，還要綜合考慮缺陷的長和寬。通常，對

45、長度固定，寬長比越大的缺陷漏磁場的信號越陡峭，幅值越高；反之，亦然。漏磁場與磁化場的關系：漏磁場及其分量與鋼管表面的磁感應強度大小稱正比；漏磁場及其分量與磁化場方向和缺陷側(cè)壁外法向矢量之間的夾角余弦成正比。當缺陷與磁場垂直時，漏磁場最大，當缺陷與磁場平行時漏磁場最小。2.3 油管檢測中的磁化技術在磁性無損檢測中，磁化是實現(xiàn)檢測的第一步，它決定著被測對象能否產(chǎn)生出可被測量和可被分辨的磁場信號，同時也影響著檢測信號的性能特性和檢測裝置的結構特性。因此，針對被測構件結構特點和測量目的，選擇磁化方式和磁化強度是磁化的關鍵。2.3.1 漏磁檢測的磁化方式磁化方式按所用勵磁磁源分為交流勵磁、直流勵磁、永久

46、勵磁、復合磁化和綜合磁化。永久磁化以永久磁鐵作為勵磁源，它是一種不需電流源的磁化方式，與直流恒定電流磁化方式具有相同的特性。由于永久磁鐵的磁化方式具有磁能積高、體積小、重量輕及無需電源、磁化后被測構件的矯頑力大、檢測方便靈活等特點，所以在漏磁檢測中采用永磁磁化方式。選擇性能優(yōu)良的永久磁鐵與軟磁材料磁軛是勵磁回路優(yōu)化設計的前提。永磁材料的選擇一般從剩磁、矯頑力及磁能積()max等方面考慮,具體要求如下：(1)在磁路中產(chǎn)生恒定的磁場,即磁場不隨時間、溫度的改變,或振動、沖擊的影響而發(fā)生變化,磁特性的穩(wěn)定性好；(2)具有良好的使用性能,永磁體強度、韌性好,具有良好的加工性能；(3)價格合理。傳感器的

47、勵磁源選擇具有較高性價比的釹鐵硼(NdFeB)永磁體,選用多回路勵磁方式。2.3在磁性檢測中，雖然檢測目的不同，但磁化強度的選擇首先以缺陷和結構特征產(chǎn)生的磁場能否被檢測到為前提，一般要求以足夠強的磁場進行勵磁以獲得磁敏感器件可以測量的磁場。另外，檢測信號的信噪比和檢測裝置的經(jīng)濟性等也應成為考慮的因素。很明顯，隨著磁化強度的加強，磁化器的體積重量和成本將隨之升高，因此，必須多方面綜合考慮，擇優(yōu)選擇磁化強度。磁化應針對鐵磁性材料的特性進行。圖2.6為某一優(yōu)質(zhì)鋼材的磁化特性曲線和磁導率隨磁場強度變化的曲線，圖中Pm為材料的最大磁導率點，M點在磁化曲線上，對應于Pm點，為磁導率取最大值之時的磁場強度。

48、一般來講，相對磁導率隨材料被磁化的強度呈非線性變化，遠大于空氣隙磁導率。油管是連續(xù)體，且表面光滑（裂紋等尺寸遠大于表面粗糙度），從有利于缺陷信號檢測來看，材料中的磁化強度應大于，此時材料的磁導率處于Pm點右側(cè)。施加激勵磁場后，在缺陷附近的局部區(qū)域中，通過該區(qū)域橫截面(垂直于磁化場方向)上的磁通量幾乎不變，因裂紋中的空氣隙的磁導遠小于材料磁導，一部分磁場將會繞過裂紋從其附近的材料中通過，致使它們中的磁場強度升高，磁導率下降，從而通過裂紋口空氣隙外泄的漏磁通量相對增大。相反，當材料中的磁場強度小于時，材料的磁導率處于Pm點左側(cè)，隨裂紋附近的材料中的磁場的增強，磁導率將增大，這樣，裂紋口附近空氣隙外

49、泄的漏磁通量相對減小。當材料的磁化磁場強度大于后，裂紋等缺陷產(chǎn)生的漏磁場強度和磁通量將隨著激勵磁場強度的增大而增加，當磁化至近飽和區(qū)以后，磁感應強度的增加緩慢。因此，在磁場檢測中，為了獲得最佳磁化效果，磁化的強度應選擇在Pm右側(cè)飽和深度處，在激勵磁場退去后材料中的剩磁強度相對比較大11。圖圖2.6鐵磁性材料的典型磁化特性曲線2.3.3 磁化結構項目組采用探頭固定，油管旋轉(zhuǎn)，磁化裝置不動，在探頭固定的漏磁探傷裝置中,由于磁化裝置本身不轉(zhuǎn)動，所以磁化線圈匝數(shù)可以適當增加，減小磁化電流，避免線圈發(fā)熱。為了使探頭垂直切割鋼管軸向上的漏磁場而獲得最大檢測靈敏度，沿鋼管軸向擺放的探頭中的霍爾元件應與探頭軸

50、線之間存在一定的夾角，夾角的大小與下列因素有關： 式中鋼管的前進速度;鋼管(或探頭)的轉(zhuǎn)動速度;D油管直徑。2.4 漏磁檢測的特點總結來說，磁檢測方法有以下特點【28】：1）對各種損傷均具有較高的檢測速度。如鐵磁性材料表面，內(nèi)部裂紋以及銹蝕等均可獲得滿意的檢測效果。2）使用同一種檢測方法做到同時對表面和近表面的無損探傷，而且探頭裝置結構簡單，易于實現(xiàn)制造安裝，成本低且操作簡單。3）由于磁性的變化易于非接觸測量和實現(xiàn)在線實時檢測，磁場信號不受被測體表面污染狀態(tài)的影響，進行檢測時被測材料表面就不需要清洗，因此將大大提高檢測的效率，減小工作量。4）由于采用了同一種檢測方法，非常容易地實現(xiàn)了橫向缺陷和

51、縱向缺陷檢測的速度匹配。 漏磁檢測傳感器原理與結構設計油管缺陷檢測的漏磁檢測傳感器精度是關鍵，故我們認識了傳感器原理，并設計了適用在井口的傳感器結構。3.1 磁敏器件的選擇 漏磁檢測的原理是通過永磁體、導磁體及管道形成磁回路, 將管道磁化到接近磁飽和狀態(tài), 再檢測管道缺陷引起的漏磁通, 所以磁敏元件的選擇是漏磁測量精確與否的關鍵。目前常用的磁敏器件有磁敏管、磁敏電阻、檢測線圈、霍爾元件等。 比較而言, 磁敏管的靈敏度雖然高, 但線性度太差;磁敏電阻溫度特性很差且有局部非線性;檢測線圈的靈敏度、溫度特性和線性度都可以, 但線圈測量磁感應時只能測量變化的磁場, 當磁場變化緩慢時, 線圈很難測到,

52、而且線圈和磁場之間運動的相對速度變化也會影響測量值的大小。 霍爾元件是根據(jù)霍爾效應制成的, 將一通電導體或半導體薄片置于磁場中, 則產(chǎn)生一個和電流及磁場方向垂直的電場, 亦即產(chǎn)生一電動勢, 這種現(xiàn)象叫霍爾效應?；魻栯妱觿菘梢员硎緸? （3-1） 式中表示霍爾電動勢，表示施加電流，為霍爾元件厚度，、與霍爾元件本身材料有關，為磁感應強度。令為霍爾元件靈敏度，則由式（3-1）可到磁感應強度為: （3-2） 由式（3-2）可見，當施加恒定電流且霍爾元件已經(jīng)確定時，磁感應強度和霍爾電動勢成線性關系。霍爾元件不僅具有良好的線性度，同時它也具有溫度特性好和高靈敏度的特點。項目組選擇成熟的霍爾傳感元件，其型號

53、為Honeywell公司出品的SS495A Standard型，它是低功耗線性寬工作溫度傳感元件，內(nèi)含激光修正的薄膜電阻提供較高的靈敏度和溫度補償。其內(nèi)部結構原理圖如圖3-1所示。圖3-1 ss495A型霍爾元件內(nèi)部結構原理圖其典型參數(shù)如下：較小的封裝體積：(0.1600.低的使用功耗：5V供電時僅為7mA寬工作溫度范圍：-40 +125寬輸入工作電壓：4.5 10.5V測量磁場范圍：670 +670 Gauss靈敏度：3.1250.125 mVGs由于該元件的功耗較小，實驗時經(jīng)過簡單穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，將輸入元件的工作電壓控制為5.13V。那么當元件處于地磁環(huán)境下時(即近似認為磁感應強度為O)，霍

54、爾元件輸出端電壓為2.5V，靈敏度：3.125mVGs。在實際的測量過程中，因磁場穿過霍爾元件的方向不同，對應的霍爾電壓輸出存在正負之分。測得的電壓值以2.5伏為中心點，測量電壓與磁場大小的基本關系可以表示為U=2.500+0.003 125B(Gs)根據(jù)數(shù)據(jù)手冊上元件輸出電壓高低與磁場大小近似成線性關系的特點，因此可以直接利用輸出電壓的高低表示磁感應強度的大小。采用霍爾傳感元件進行缺陷漏磁場的測量，其主要優(yōu)點是：半導體材料工藝先進，可以切割成非常小的單體元件，提供較高的空間分辨率；可以很方便的調(diào)整布置，可以測量不連續(xù)漏磁場的法向分量或切向分量；其輸出幅度與系統(tǒng)掃查速度關聯(lián)與磁通線圈相比較小。

55、3.2 漏磁傳感器結構設計在設計傳感器時, 將多片霍爾元件均勻分布在一個探頭周圍, 再通過A/D 轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換并傳送至上位機或其他芯片處理。其中所需霍爾元件的片數(shù)可由所要求能檢測到的周向最小缺陷檢測長度和徑向最小缺陷檢測長度來確定。 (3-3) (3-4)式中，為管道半徑，為采用的A/D轉(zhuǎn)換模塊的塊數(shù)，為A/D轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換周期，為漏磁傳感器的運行速度。根據(jù)上式求出霍爾元件個數(shù)，再取實際需要的霍爾元件個數(shù)。一般說來, 由于A/D 轉(zhuǎn)換模塊的頻率很高并且漏磁傳感器的相對于管道的速度為每秒幾十毫米, 所以徑向最小缺陷檢測長度都能滿足要求, 故霍爾元件個數(shù)主要根據(jù)周向最小檢測長度來計算。 傳感器的勵

56、磁器件由導磁體和永磁體組成。導磁體選用工業(yè)純鐵, 這種材料具有高的磁感應強度,小的矯頑力, 并且價格較低、加工性能好, 能適應檢測時的導磁要求。而永磁體選用新型釹鐵硼材料，該材料具有高磁能積、高矯頑力、磁性能穩(wěn)定的特點。在整個檢測系統(tǒng)回路中, 總的磁通由永磁體提供, 永磁體尺寸的優(yōu)化就顯得非常重要。分析結果表明：磁能積盡可能大而永磁體體積有限的情況下, 影響永磁體性能的主要是磁鐵的長度。管壁厚度為t , 缺陷深度為a，是管壁內(nèi)沒有缺陷處的磁通, 是管壁內(nèi)有缺陷處的磁通。和分別是管內(nèi)無缺陷和有缺陷處對應的空氣處的漏磁通。設永磁體產(chǎn)生的總磁通為， 則有： （3-5）檢測系統(tǒng)的漏磁信號大小取決于,

57、而信噪比取決于/的比率, 定義。假定永磁體長為寬為, 如產(chǎn)生的磁感應強度為, 則有： (3-6)因為氣隙和管壁厚度相對于直徑來說很小，故可認為，為管道直徑，從而可以求出滿足最大時的永磁體的長度，以使得檢測到的信號最好。 (3-7)在檢測時，檢測傳感器置于井口，油管起出時運動，為了減少油管與檢測傳感器間的摩擦，設計了導輪，并且導輪具有一定的伸縮性，以克服油管接箍處在運行過程中的影響。漏磁檢測傳感器檢測簡化示意圖如圖3-2所示。 圖3-2 漏磁傳感器檢測簡化示意圖在實際的檢測中，將傳感器、永磁體、導磁體等器件裝在一個探頭中，提高了檢測的效率及可靠性。其中每組霍爾元件和其勵磁裝置等一起組成一個檢測模

58、塊單元。經(jīng)過實驗選取四個檢測探頭將油管包圍, 每個探頭放置兩組不同的檢測元件, 檢測兩個不同方向的漏磁場信號。傳感器設計中的一個重要問題就是要考慮元件及元件與連接之間的密封。另外, 由于在起油管時, 油管上常附著原油, 原油很容易塞滿井口裝置與檢測傳感器之間的空隙, 造成傳感器游動不靈活，這樣在接箍通過時有可能卡死, 為避免這種情況發(fā)生，檢測時，在井口封井器上安置傳感器, 既可濾除油蠟, 也可起扶正作用, 減少油管的擺動, 提高檢測效果。油管與檢測傳感器間的移動通過導輪，減少了摩擦阻力。傳感器與其他器件組成的探頭簡化裝配示意圖如圖3-3所示。 圖3-3 漏磁檢測傳感器的結構3.3 傳感器性能及

59、其實驗結果對于一個油管管道為檢測對象，其管道外徑為73.0mm 、內(nèi)徑為62mm、壁厚為5.5 mm 的管道, 對其施加0 到50mT 磁場, 應用項目組設計的漏磁無損檢測傳感器測得的電壓顯示結果如圖3-4圖中縱坐標為磁發(fā)生器產(chǎn)生的磁場, 橫坐標為對應測量所得的電壓值, 由圖5 可以看出, 系統(tǒng)具有非常好的線性度。圖3-4漏磁傳感器磁場檢測結果3.4 漏磁檢測傳感器電路構成漏磁檢測傳感器電路由霍爾元件、恒流源差動放大和穩(wěn)壓電路組成, 其中恒流源為霍爾元件提供控制電流, 差動電路用于將霍爾電動勢放大, 穩(wěn)壓電路將系統(tǒng)送來的12 V 電源分別經(jīng)78L09 和79L09穩(wěn)成9 V 的電壓, 供探頭內(nèi)

60、元件使用。圖3-5為漏磁傳感器的電路圖。圖3-5 漏磁傳感器檢測電路第四章油管缺陷檢測系統(tǒng)的信號采集及信號處理方法4.1 系統(tǒng)的總體結構根據(jù)漏磁檢測原理，采用高強度永磁材料為磁化體，在油管壁整個圓周方向上產(chǎn)生一個軸向飽和磁回路場，一旦油管中存在缺陷，則會在油管表面產(chǎn)生附加的漏磁場，該漏磁場可沿油管的軸向和徑向分解成和分量，利用霍爾元件直接檢測空間漏磁場的分量信息。該裝置主要用于油田油井作業(yè)過程中對油管進行現(xiàn)場無損檢測。油管無損檢測裝置分為三大部分，結構如圖4-1所示，（l）檢測傳感器：共有28個探測傳感器，沿油管周向均勻布置，分別對油管裂紋、腐蝕坑和偏磨等缺陷進行檢測。（2）數(shù)據(jù)采集處理器：包