第28卷第6期 2015年11月
文章编号：10026673（2015）06105-03
机电产品开发与创新
Development & Innovation of Machinery & Electrical Products
Vol.28,No.6 Nov.,2015
长输送油气管道膨胀检测涡流传感器线圈特性的研究
傅裕，刘锐，胡铁华，汪华军
（机械科学研究总院，北京100044）
摘要：涡流传感器线围完成信号收发，是涡流传感器的重要组成部分。为使涡流传感器具有更高的量
程和线性度，论文对涡流传感器线圈轴向磁场进行研究。通过分析可知涡流传感器线图轴向磁场与线图内外径和轴向厚度有关。采用单一变量法进行研究可知，若要提高传感器的量程与线性范图，可通过增大传感器的外径实现；若要提高传感器的灵敏度，可通过减小线图的轴向厚度和外径、增大线围内径实现。本文为涡流传感器的后续研究美定基础。
关键词：油气管道；膨胀检测；线图
文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.10026673.2015.06.037
中图分类号：TP27
Research on the Characteristics of Eddy Current Sensor Coil for Oil and Gas Pipeline Expansion Detection
FUYu,LIU Rui,HU TieHua,WANG Huo-Jun
(China Academy of Machinery Science and Technology,Bejing 100044, China)
Abstract: Coil of eddy current sensor is an important component of the sensor, which is used for signal transceiver, The axial magnetic field of sensor coil is researched to make the eddy current sensor have a higher range and linearity. The axial magnetic field of sensor coil is related to the inner diameter, outer diameter and axial thickness of the coil. The method of single variate is used to analyze the coil effect on the magnetic field. The range and linearity can be improved by increasing the outer diameter of the coil. Sensitivity can be improved by reducing the outer diameter, axial thickness of the coil and increasing the inner diameter of the coil. The study in this thesis lays the foundation for the follow-upwork.
Key words: oil and gas pipeline; expansion detection; coil
0引言
涡流传感器线圈完成传感器信号的收发，在检测中起着非常重要的作用。本文所用线圈采用信号发射接收一体式。在传感器研制中，一般期望测量位移的传感器量程大、灵敏度高。但是，一般情况下两者无法兼顾。因此，在研制过程中应根据测量的实际要求保证其满足主要的参数。若要保证传感器具有较大的量程，线圈产生的磁场在轴向上分布范围要大；若要保证传感器具有较高的灵敏度，则需被测件在沿传感器线圈轴向移动时涡流损耗功率的梯度要大。由涡流传感器检测原理可知，涡流传感器的量程和灵敏度主要受线圈及被测件表面的涡流影响。以下分别对涡流传感器线圈和被测件表面的涡流进行研究。
修稿日期：2015-06-29
基金项目：北京市科技计划课题（长输送油气管道内白行走检测设备研制Z151100002815031)
作者简介：傅标(1979-)，男，工程师。从事机城电于工程技术方：
面的工作。万方数据
1涡流传感器检测原理
涡流检测是一种常规的无损检测技术，以电磁感应原理为基础，依据材料电磁性能变化进行检测。交变的激励信号施加于被测件附近的线圈上，线圈产生交变磁场，导体表面在该磁场的作用下感应产生出涡流。涡流
测距原理如图1所示。
被测件表面的涡流的电流方向与线圈的电路方向相反，产生一个磁场反作用于线圈，使得谐振电路中的电参数发生改变，如电流、电压、线圈的等效电感等。这些参数是相
素品器
检测电路 a 被测件
图1涡流测距原理
关的，它们的变化量与线圈和被测件的物理性质有关，包括被测件的磁导率μ、被测件的电导率α、线圈与被测件距离x、线圈尺寸、线圈中的激励电流强度和额率f。选择线圈的阻抗作为传感器的测量值，其函数关系式如下国：
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