一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正装置及校正方法

摘要

本发明公开了一种三轴漏磁内检测器整机漏磁传感器校正装置，包括：磁体，用于固定磁体的磁体定位工装，用于安装磁体定位工装的管道工装；管道工装用于模拟管道，其包括圆筒状体；磁体定位工装包括：与管道工装固定连接的圆弧形安装座，与安装座滑动连接且垂直于圆筒状体外表面的高度调节支架；磁体固定在高度调节支架上，校正时磁体距圆筒体外表面的高度调整变化。本发明还公开了一种三轴漏磁内检测器整机漏磁传感器校正方法。本发明通过在漏磁传感器上方一定距离处，放置磁体来进行磁信号增强，使得每个漏磁传感器信号差异性明显，通过调节磁体的不同位置，来得到更多的漏磁传感器信号数据，从而可精确三轴高清漏磁内检测器整机的磁传感器校准。

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道漏磁检测领域，特别涉及一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正装置及校正方法。

背景技术

目前，对于漏磁内检测器来说，漏磁传感器是测量管道内外缺陷的关键，漏磁传感器由于生产工艺及装配时存在的误差，使得各个传感器之间的信号存在差异，现有技术对于小口径内检测器进行校正时，只是针对单个传感器进行校正，采用直接测量每个传感器的信号进行比对，由于磁力信号弱，导致各个传感器的信号差异性不明显，校正精确度低。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正装置及校正方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正装置，包括：磁体，用于固定磁体的磁体定位工装，用于安装磁体定位工装的管道工装；管道工装用于模拟管道，其包括圆筒状体，圆筒状体外侧套接环形导轨；磁体定位工装包括与环形导轨滑动连接且垂直于圆筒状体外表面的高度调节支架；磁体固定在高度调节支架上，校正时磁体距离圆筒体外表面的高度调整变化。

进一步地，高度调节支架包括：底座，垂直固定于底座上的高度调节杆，与高度调节杆固定连接的磁体座；磁体固定在磁体座上，底座与环形导轨滑动连接。

进一步地，高度调节杆为伸缩杆。

进一步地，高度调节杆上设有多个距离底座高度不同的安装孔；磁体座通过螺栓穿过安装孔与高度调节杆固接。

进一步地，磁体为磁铁。

进一步地，磁体为电磁铁。

本发明还提供了一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正方法，该方法设置如下装置：磁体，用于固定磁体的磁体定位工装，用于安装磁体定位工装的管道工装；管道工装用于模拟管道，其包括圆筒状体，圆筒状体外侧套接环形导轨；磁体定位工装包括与环形导轨滑动连接且垂直于圆筒状体外表面的高度调节支架；磁体固定在高度调节支架上；校正时，调整磁体至圆筒体外表面的高度，采集磁体至圆筒体外表面的不同高度下，磁体沿圆筒状体周向移动时的漏磁传感器的检测信号。

进一步地，包括如下具体步骤：

步骤1，将高度调节支架的底部与环形导轨滑动连接；将磁体固定在高度调节支架上；

步骤2，使高度调节支架沿环形导轨周向移动360°，移动同时采集漏磁传感器的信号；

步骤3，调整磁体至圆筒体外表面的高度，重复步骤2，直至所有高度下信号采集完成。

进一步地，还包括步骤4：将磁体的N、S级对调，重复步骤1至步骤3。

进一步地，设校正初始时，高度调节支架的底部位于环形导轨的某一点，磁体的位置距离圆筒表面的距离为a，使高度调节支架的底部沿环形导轨移动圆心角90°，得到漏磁传感器测量的三轴磁场强度，计为：

其中

保持磁体距离圆筒表面的高度a不变，使高度调节支架的底部沿圆筒表面顺时针或逆时针周向移动，每次移动圆心角90°后采集漏磁传感器的检测信号，高度调节支架的底部沿圆筒表面周向移动三次，依次采集四组三轴漏磁传感器的检测信号，得到对应磁体在高度a工况下漏磁传感器360°的检测数据，将此检测数据记为D

D

其中，D(1)、D(2)、D(3)、D(4)依次对应为高度调节支架的底部沿圆筒表面周向移动四次，每次移动圆心角90°所采集的三轴漏磁数据；

调整磁体的位置，将磁体分别调整为距离圆筒表面的距离为b及c，设D

将磁体的N、S级对调，重复上述操作，设D

对数据进行校正处理，对于每一个采样点的所有漏磁传感器通道的三轴数据求其最大磁场值通道的磁场值，其中

mx

设D

同理得到B

T＝[w

此时B

其中[mx(w),my(w),mz(w)]

同理得到T

对T

其中第i列与第j列向量的相似度的计算公式如下：

其中c(i,j)＝c(j,i)，同理得到C

设置相似度阈值s，如果c(i,j),i、j＝1,2,....t小于阈值s，t为采样通道个数，将i、j通道定义为无效通道；如果c(i,j)大于阈值s，将i、j通道定义为有效通道；由此得到有效通道集合h,h＝[1,...,1,2,...,k],

其中

在

其中，

设

用N表示对应D

用有效标准数据对每一个通道计算修正参数，设x轴的j通道的修正参数为Hx

其中

同理得到Hy

进一步得到如下三轴漏磁传感器输出校正模型：

其中mx

本发明具有的优点和积极效果是：现有技术多是基于单个传感器元件的校正工作，可以校准零点偏移误差、灵敏度误差、非正交误差，但不能校正传感器元件安装到整机后由于磁路制造工艺和传感器安装位置的差异造成的测量误差，不适用于三轴高清漏磁内检测器整机的磁传感器校准，本发明采用管道工装模拟管道工况，在管道工装构造的模拟管道内安装整机所有的三轴磁传感器，通过在漏磁传感器上方一定距离处，放置磁体来进行磁信号增强，使得每个漏磁传感器信号差异性明显，通过调节磁体的不同位置，来得到更多的漏磁传感器信号数据，从而可以精确校正整机所有的三轴磁传感器。

本发明通过调整磁体定位工装及管道工装的尺寸，使与不同口径的三轴高清漏磁内检测器相匹配，即可应用于不同口径尺寸的三轴高清漏磁内检测器整机的校正。

附图说明

图1是本发明的一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正装置结构示意图。

图2是本发明的一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正装置在内置漏磁传感器后的立体结构示意图。

图3是本发明的一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正方法工作流程图。

图中：1、高度调节杆；2、磁体座；3、磁体；4、底座；5、滑块；6、环形导轨；7、管道工装；8、连接耳；9、凸台；10、三轴漏磁内检测器。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1至图3，一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正装置，包括：磁体3，用于固定磁体3的磁体3定位工装，用于安装磁体3定位工装的管道工装7；管道工装7用于模拟管道，其包括圆筒状体，圆筒状体外侧套接环形导轨6；磁体3定位工装包括与环形导轨6滑动连接且垂直于圆筒状体外表面的高度调节支架；磁体3固定在高度调节支架上，校正时磁体3距离圆筒体外表面的高度调整变化。

磁体3可采用磁铁或电磁铁。为避免磁化，磁体3定位工装采用非导磁材料制作。管道工装7材料选择与实际输油管道相同的材料。

采用电磁铁可以调节线圈电流，来调节磁力大小。

优选地，高度调节支架可包括：底座4，垂直固定于底座4上的高度调节杆1，与高度调节杆1固定连接的磁体座2；磁体3固定在磁体座2上，底座4与环形导轨6滑动连接。

高度调节杆1可采用各种现有技术的结构，使磁体座2与高度调节杆1在不同高度位置固定连接，使磁体座2相对底座4的高度可调。

比如，高度调节杆1可为伸缩杆。

磁体座2也可以套接在高度调节杆1上，然后通过顶丝固定将磁体座2固定在高度调节杆1上。

在高度调节杆1上也可设有多个距离底座4高度不同的卡槽；磁体座2卡接在高度调节杆1的卡槽上。磁体座2通过卡接在高度不同的卡槽上，实现磁体座2相对底座4高度调节变化。

高度调节杆1上也可设有多个距离底座4高度不同的安装孔；磁体座2通过螺栓穿过安装孔与高度调节杆1固接。高度调节杆1上的安装孔可设置成螺纹孔，磁体座2可为L型，可在与高度调节杆1平行的侧面上设置与高度调节杆1上的安装孔配合的通孔，通过螺栓穿过通孔与高度调节杆1上的安装孔拧紧，将磁体座2固定在高度调节杆1上。

磁体座2也可以设置插孔；将插销通过高度调节杆1上的安装孔插接在磁体座2的插孔内，将磁体座2固定在高度调节杆1上。磁体座2通过螺栓或插销穿过不同高度的安装孔与高度调节杆1固接，实现磁体座2相对底座4高度调节变化。

管道工装7可采用管道，也可可采用一对半圆弧形板对接，构成模拟管道，可采用现有技术中的各种对接方法，将一对半圆弧形板对接成圆筒状体，用于模拟管道。每个半圆弧形板的左右两侧均可设有带通孔的连接耳8；螺栓穿过通孔后锁紧，将一对半圆弧形板对接成模拟管道。圆筒状体外表面上可设置凸台9，用于固定环形导轨6。

本发明还提供了一种三轴漏磁内检测器整机传感器校正方法，该方法设置如下装置：磁体3，用于固定磁体3的磁体3定位工装，用于安装磁体3定位工装的管道工装7；管道工装7用于模拟管道，其包括圆筒状体，圆筒状体外侧套接环形导轨6；磁体3定位工装包括与环形导轨6滑动连接且垂直于圆筒状体外表面的高度调节支架；磁体3固定在高度调节支架上；校正时，调整磁体3至圆筒体外表面的高度，采集磁体3至圆筒体外表面的不同高度下，磁体3沿圆筒状体周向移动时的漏磁传感器的检测信号。

进一步地，可包括如下具体步骤：

步骤1，将高度调节支架的底部与环形导轨6滑动连接；将磁体3固定在高度调节支架上；将三轴漏磁内检测器10安装在管道工装7内。

步骤2，使高度调节支架沿环形导轨6周向移动360°，移动同时采集漏磁传感器的信号；

步骤3，调整磁体3至圆筒体外表面的高度，重复步骤2，直至所有高度下信号采集完成。

进一步地，还可包括步骤4：将磁体3的N、S级对调，重复步骤1至步骤3。

进一步地，可设校正初始时，高度调节支架的底部位于环形导轨的某一点，磁体的位置距离圆筒表面的距离为a，使高度调节支架的底部沿环形导轨移动圆心角90°，得到漏磁传感器测量的三轴磁场强度，计为：

其中

保持磁体距离圆筒表面的高度a不变，使高度调节支架的底部沿圆筒表面顺时针或逆时针周向移动，每次移动圆心角90°后采集漏磁传感器的检测信号，高度调节支架的底部沿圆筒表面周向移动三次，依次采集四组三轴漏磁传感器的检测信号，得到对应磁体在高度a工况下漏磁传感器360°的检测数据，将此检测数据记为D

D

其中，D(1)、D(2)、D(3)、D(4)依次对应为高度调节支架的底部沿圆筒表面周向移动四次，每次移动圆心角90°所采集的三轴漏磁数据；

调整磁体的位置，将磁体分别调整为距离圆筒表面的距离为b及c，设D

将磁体的N、S级对调，重复上述操作，设D

对数据进行校正处理，对于每一个采样点的所有漏磁传感器通道的三轴数据求其最大磁场值通道的磁场值，其中

mx

设D

同理得到B

T＝[w

此时B

其中[mx(w),my(w),mz(w)]

同理得到T

对T

其中第i列与第j列向量的相似度的计算公式如下：

其中c(i,j)＝c(j,i)，同理得到C

设置相似度阈值s，如果c(i,j),i、j＝1,2,....t小于阈值s，t为采样通道个数，将i、j通道定义为无效通道；如果c(i,j)大于阈值s，将i、j通道定义为有效通道；由此得到有效通道集合h,h＝[1,...,1,2,...,k],

其中

在

其中，

设

用N表示对应D

用有效标准数据对每一个通道计算修正参数，设x轴的j通道的修正参数为Hx

其中

同理得到Hy

进一步得到如下三轴漏磁传感器输出校正模型：

其中mx

下面以本发明的一种校正工作流程来进一步说明本发明的工作原理：

将三轴高清漏磁内检测器整机传感器放入管道工装7中，使漏磁内检测器的漏磁节中的磁路紧贴在管道内壁。在管道工装7上安装磁体3定位工装，磁铁固定在高度调节支架上，高度调节支架的底座4安装在环形导轨6上，位置处于漏磁传感器正上方，磁体3定位工装有a、b、c三个高度挡位，可以通过调节磁体3底面与底座43的高度距离。通过调节磁体3底面与底座4的高度距离，可使磁力信号的强度变化，通过移动高度调节支架的底座4在导轨的位置，来获得不同的传感器信号。

环形导轨6可包括两个平行的导轨A及导轨B，导轨的侧边上设有通孔，在圆筒状体外表面设有用于固定环形导轨6的螺纹孔。环形导轨6通过螺丝安装在圆筒状体上。先将滑块5装入在导轨中，再将两个导轨由连接件连接，整体安装到管道工装7上。将校正用磁铁安装到磁体座2上，再将磁体座2安装到高度调节支架上，高度调节支架有三个安装位置，三个安装位置距离底座4的高度不同，可以调节磁铁高度。安装好后，可以将磁铁从环形导轨6的一端开始移动测试，行走的行程角度可以为圆心角90°，测试完成后，保持磁体座2的高度不变，继续将磁铁沿环形导轨6移动圆心角90°移动测试，采集传感器信号；按此方式测量4次，测得360°范围内漏磁传感器的信号。

其中导轨A、导轨B、高度调节支架、磁体座2以及滑块510均采用非导磁材料。这些零件如果使用导磁材料，磁铁对这些零件进行磁化，影响磁场分布，将会导致传感器测量信号不准确，因此选用非导磁材料。

以下对上述装置中的零部件做进一步的说明：

1、校正用磁铁，作为磁体3，用于增大磁场信号强度。

2、管道工装7，采用与输油输气管道相同的材料，用螺栓和螺母将两个管道工装77通过两边的通孔连接在一起，将内检测器放置其中，模拟检测器在实际管道工作的工况。

3、高度调节支架，选用非导磁材料制作，高度调节支架包括底座4、垂直固定于底座4上的高度调节杆1，与高度调节杆1垂直连接的磁体座2，磁体3固定在磁体座2上。

磁体座21通过螺钉和高度调节杆1连接，高度调节杆1设有三个高度调节安装孔，可以调节校正用磁铁距离漏磁传感器的高度，同时可在不同高度条件下分别采集漏磁传感器的信号。

高度调节支架的底座4设有与环形导轨6滑动配合的滑块5，滑块5用于带动高度调节支架与环形导轨6相对滑动。

磁体座2，用于固定校正用磁铁，其选用非导磁性材料，通过螺钉与校正用磁铁连接。

4、环形导轨6包括导轨A和导轨B，导轨A和导轨B选用非导磁行材料。导轨A与导轨B配合，可构成与滑块5滑动配合的滑槽，将滑块5的底部嵌入滑槽，沿滑槽滑动，形成滑块5的工作行程轨迹。导轨A、B通过螺钉与管道工装7连接，安装在管道工装7上。

6、导轨连接件，与导轨A和导轨B的两端连接，用于定位滑块5的移动起始行程，导轨连接件选用非导磁行材料，装配时，先将滑块5装入导轨A中，再将导轨连接件与导轨B与导轨A的两端连接。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。