一種應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]—種應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)，屬于管路腐蝕檢測技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，普遍采用電阻探針法和極化探針法在線監(jiān)測管道的腐蝕情況，但這些方法只能進行間接均勻腐蝕檢測，且對管壁有損傷，同時維修成本以及停車啟動成本較高，且對危害性極大的局部腐蝕無能為力。利用電場指紋法進行管道腐蝕的檢測，具有測量直接、精度及可靠性高、適應(yīng)性強的優(yōu)點，且對管壁無損傷。
[0003]電場指紋法的基本原理為:在待測管道的易腐蝕處設(shè)置電壓采集區(qū)，在電壓采集區(qū)內(nèi)以陣列的形式焊接若干捕捉電極，捕捉電極焊接完成之后在捕捉電極上引出導(dǎo)線，然后在電壓采集區(qū)內(nèi)的兩側(cè)分別設(shè)置電流饋入點和電流饋出點，并在電流饋入點和電流饋出點之間施加大電流信號。捕捉電極設(shè)置的基本要求為:沿電場線方向上相鄰兩捕捉電極之間的間距相同，因此任意兩捕捉電極之間的電阻近似相等。結(jié)合向捕捉電極施加的大電流信號，因此在沿電流線方向上相鄰兩捕捉電極之間的電勢差相同。在管道未發(fā)生腐蝕時對電壓采集區(qū)內(nèi)捕捉電極的輸出電壓進行采集，并作為該待測管道的參考值。待設(shè)備運行一段時間以后，通過捕捉電極測量金屬結(jié)構(gòu)電壓特征細微變化，將測得的電壓特征與無缺陷結(jié)構(gòu)時的參考值進行比較，由此判斷因腐蝕引起的金屬損失、裂紋或凹槽等缺陷。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中利用電場指紋法對管道進行缺損測試時，具有如下缺陷:
(I)經(jīng)研究和試驗發(fā)現(xiàn)，在利用電場指紋法時，當(dāng)管道的缺損的走向與電場線方向成垂直關(guān)系時，管道缺損的檢測效果較為明顯。當(dāng)管道內(nèi)缺損的走向與電場線的方向成平行關(guān)系時，由于電場線與缺陷的走向平行，因此實際缺陷對電場線分布的影響較小，因此在位于缺陷附近的捕捉電極不易將管道缺陷造成的電勢差很好地反映出來，因此管道內(nèi)缺損的判斷往往不夠精確。而在現(xiàn)有技術(shù)中，由于電流饋入點和電流饋出點一般沿管道軸向設(shè)置在捕捉電極的兩側(cè)，所以電場線的走向沿管道軸向分布，因此管道的缺損呈軸向走向時，不能很好的對缺損進行檢測，因此導(dǎo)致檢測效果不夠精確，在實際現(xiàn)場使用時，則不能對管道的腐蝕情況作出精確判斷，甚至?xí)ιa(chǎn)安全性造成影響。
[0005](2)在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖12所示，由于一般在電壓采集區(qū)和參考板的外側(cè)選取兩點作為電流饋入點7和電流饋出點8。因此當(dāng)通過兩點式對待測管道施加電流信號時，兩電流接入點之間的電場線6呈現(xiàn)圖11所示的紡錘狀，因此在整個電壓采集區(qū)的電流分布不均勻，導(dǎo)致電場線的實際走向與捕捉電極的排布方向不一致，因此電壓采集區(qū)上各捕捉電極的電流值不相等，所以在管道無缺陷時電極電壓不相等，造成測量基準(zhǔn)偏差，接下來分析含缺陷管道電極電壓數(shù)據(jù)時，導(dǎo)致分析結(jié)果精度下降。即相鄰兩捕捉電極之間的電壓值不同，因此在測量時會出現(xiàn)測量偏差，導(dǎo)致測量精度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以對待測管道上電壓采集區(qū)內(nèi)的各個方向上均實現(xiàn)電壓采集，因此可以精確檢測出管道內(nèi)各個方向的缺損情況，同時克服了兩點式電流饋入時電場線分布不均的缺陷，使檢測精度更高的應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)，包括設(shè)置在待測管道上的一個由若干捕捉電極組成的采集矩陣，每一個捕捉電極上連接有一條用于引出信號的導(dǎo)線，其特征在于:所述的采集矩陣為多個采集子矩陣組成的復(fù)合矩陣，在采集矩陣的外圈設(shè)置有多組電流輸入機構(gòu)和電流輸出機構(gòu)，每組電流輸入機構(gòu)和電流輸出機構(gòu)分別形成一個平行電場，任意兩組電流輸入機構(gòu)和電流輸出機構(gòu)形成平行電場相交，采集矩陣整體位于每組電流輸入機構(gòu)和電流輸出機構(gòu)分時形成的電場中。
[0008]優(yōu)選的，所述的捕捉電極包括第一捕捉電極和第二捕捉電極，采集矩陣包括一組由多行、多列的第一捕捉電極組成的第一采集子矩陣;在第一采集子矩陣中，任意四個相鄰且連線構(gòu)成矩形的捕捉電極所圍成的矩形中心還內(nèi)嵌有第二捕捉電極，第二捕捉電極形成嵌套在第一采集子矩陣內(nèi)部的第二采集子矩陣。
[0009]優(yōu)選的，所述的第一采集子矩陣中，行數(shù)和列數(shù)均大于等于3。
[0010]優(yōu)選的，所述的第一采集子矩陣的行間距等于列間距。
[0011]優(yōu)選的，所述的電流輸入機構(gòu)和電流輸出機構(gòu)設(shè)置有四組，分別與采集矩陣的水平邊呈0°、45°、90°以及135°。
[0012]優(yōu)選的，所述的電流輸入機構(gòu)和電流輸出機構(gòu)中，與采集矩陣的水平邊呈45°和135°的兩組設(shè)置在與采集矩陣的水平邊呈0°和90°的兩組的外圈。
[0013]優(yōu)選的，所述的電流輸入機構(gòu)和電流輸出機構(gòu)均為對應(yīng)設(shè)置的兩條均流板，且與采集矩陣的水平邊呈0°和90°的兩組的均流板的長度長于或等于采集矩陣的邊長，與采集矩陣的水平邊呈45°和135°的兩組的均流板的長度長于或等于采集矩陣的對角線長度。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是:
1、在本應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)中，由于采用了多個采集子矩陣組成的復(fù)合陣列，同時設(shè)置了多個方向的電流輸入機構(gòu)和電流輸出機構(gòu)，因此在實際進行電壓采集時可實現(xiàn)電壓采集區(qū)中多個方向的數(shù)據(jù)采集，杜絕了現(xiàn)有技術(shù)中僅設(shè)置有一個采集方向時，與電場線走向平行的管道缺陷難以被檢測到的缺陷，因此可以實現(xiàn)對管道腐蝕狀況的準(zhǔn)確掌握，進一步提高了生產(chǎn)的安全性。
[0015]2、在每個采集子矩陣的兩端均設(shè)置有使相應(yīng)采集子矩陣中形成平行電場的電流輸入機構(gòu)和電流輸出機構(gòu)，因此同時避免了現(xiàn)有技術(shù)中兩點式的電流施加方式下，電場線容易變形成紡錘狀而導(dǎo)致的捕捉電極的走向與電場線的走向無法匹配的弊端，使檢測結(jié)果更為精確。
[0016]3、電壓采集矩陣為兩組嵌套的復(fù)合式矩陣設(shè)計，因此在進行電壓采集時，無論從何種方向進行電壓采集，均會有更多的捕捉電極的輸出電壓被采集到，因此相比較現(xiàn)有技術(shù)中單一的矩陣，參考點更多，更有利于數(shù)據(jù)的分析，有助于對待測管道的腐蝕程度的判斷。
[0017]4、由于采用了條狀的均流板作為電流輸入裝置和電流輸出裝置，且不同角度的均流板與采集矩陣的邊長、對角線長度相匹配，因此用于施加電流信號的均流板整條均可看做是電流源，在采集矩陣對角線的方向上的電場線同樣為平行設(shè)置。
[0018]5、由于矩形陣列中，行間距等于列間距，因此在采集矩陣中，相鄰四個捕捉電極組成的矩形均為正方形，因此通過設(shè)置45°和135°方向上的均流板，在以上兩個角度進行采集時，可以采集到更多的有參考價值的捕捉電極，有利于數(shù)據(jù)的分析。
[0019]6、通過將45°方向和135°方向兩組均流板套設(shè)在0°方向和90°方向兩組均流板的外圈，可以使得每組均流板的長度與采集矩陣相對應(yīng)的邊長或?qū)蔷€長的長度能夠匹配的前提下，使四組均流板所占用的面積更小，從而在管道待測表面積有限的條件下，可以布置更多的用于腐蝕檢測的捕捉電極。
【附圖說明】
[0020]圖1為應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)實施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2?5為應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)實施例1循環(huán)采集示意圖。
[0022]圖6為應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖7?10為應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)實施例2循環(huán)采集示意圖。
[0024]圖11為應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)實施例3結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖12為現(xiàn)有技術(shù)電場指紋法電場線分布示意圖。
[0026]其中:1、待測管道2、電壓采集區(qū)3、采集矩陣4、均流板5、捕捉電極501、第一捕捉電極502、第二捕捉電極6、電場線7、電流饋入點8、電流饋出點。
【具體實施方式】
[0027]圖1?5是本發(fā)明的最佳實施例，下面結(jié)合附圖1?11對本發(fā)明做進一步說明。
[0028]實施例1:
如圖1所示，一種應(yīng)用于電場指紋法管道檢測的多方向電流采集系統(tǒng)，包括待測管道I，在待測管道I易腐蝕部位的外表面上設(shè)置有電壓采集區(qū)2，在電流采集區(qū)2中設(shè)置有由若干捕捉電極5組成的采集矩陣3。
[0029]在本領(lǐng)域中，矩陣表示若干行、若干列捕捉電極5形成的一個矩形的陣列，在本實施例中，采集矩陣3采用兩組矩陣組合的復(fù)合式矩陣，采用正方形設(shè)計。復(fù)合式的采集矩陣3包括外圈的一個m*m的正方形矩陣，m為第一捕捉電極501(在圖中由白色圓圈表示)的數(shù)量，且m為不小于3的自然數(shù)。在m*m個第一捕捉電極501組成的矩陣中，可組成正方形的任意相鄰四個第一捕捉電極501組成的矩形的中心位置還內(nèi)嵌有一個第二捕捉電極502(在圖中由黑色圓圈表示)，所有內(nèi)嵌的第二捕捉電極502形成嵌套在m*m矩陣內(nèi)部的另一組
1)的正方形矩陣，且兩組矩陣中的行間距和列間距均相同。
[0030]在采集矩陣3的外部設(shè)置有用于向采集矩陣3施加電流的四組共八條均流板4，分別對應(yīng)采集矩陣3的四個采集方向:0°方向、45°方向、90°方向以及135°方向，其中0°方向為與待測管道I軸向平行的方向。在以上四個方向的四組均流板4中，0°方向和90°方向的兩組均流板4的設(shè)置方向分別與采集矩陣3的邊長的設(shè)置方向相配合，且0°方向和90°方向兩組均流板4的長度不小于正方形的采集矩陣3的邊長;45°方向和135°方向的兩組均流板4的設(shè)置方向分別與采集矩陣3的對角線的設(shè)置方向相配合，45°方向和135°方向兩組均流板4的長度不小于正方形的采集矩陣3對角線的長度，且45°方向和135°方向兩組均流板4套設(shè)在0°方向和90°方向兩組均流板4的外圈。通過將45°方向和135°方向兩組均流板4套設(shè)在0°方向和90°方向兩組均流板4的外圈，可以使得每組均流板4的長度與采集矩陣3相對應(yīng)的邊長或?qū)蔷€長的長度能夠匹配的前提下，使四組均流板4所占用的面積更小，四組均流板4也可以以八邊形非嵌套的方式設(shè)置在采集矩陣3的外部。
[0031]每組均流板4中的任意一條用于施加電流信號，由于每組均流板4中的電流走向可任意設(shè)置，因此0°方向、45°方向、90°方向以及135