钢管可视化超声波连续测厚系统

　　1 问题的提出

　　目前,我国拥有的长输油气管道存在巨大的安全隐患,由于无快速、有效的检测方法,不合格的管道因无法检出而继续服役,从而导致各种故障和油气井事故频繁发生。笔者研制的超声波连续测厚系统,可自动、快速地对钢管全长厚度进行检测,并能在微机上多图形地显示壁厚曲线、超标报警。

　　2 钢管超声波连续测厚系统

　　系统采用超声波检测技术,主要包括4个部分:管材传输线、超声波多探头连续检测装置、数据采集卡和计算机检测系统,其中计算机检测系统属于软件部分。

　　2.1 系统的硬件结构

　　2.1.1 管材传输线

　　管材传输线是用来匀速传输管材的装置,能保证承压管道基本沿其轴线穿过检测设备。传送线两端各设具有径向张合夹紧作用的装置,保证带接箍管道能克服接箍的颠动和撞击产生的不利影响。当钢管进入由V型轮构成的输入传送线时,五套具有上下张合作用的/定位、驱动、夹紧装置0既避让接箍的冲击颠簸影响,又能夹持钢管严格沿轴线穿过检测区。装置上的5个红外探头能确定钢管在检测时所处的位置及运行速度。

　　2.1.2 超声波检测装置

　　多探头超声波连续检测装置见图1[1],主要是用来获得钢管壁厚信号。

　　在装置中,数字脉冲发生器产生20 MHz的高能量冲击脉冲,经过分频并移位得到多路脉冲来激励超声波探头。均匀分布在钢管周围的8个超声探头发出的与管材表面垂直的超声信号,经喷淋水柱耦合在刚性管材内外表面多次反射和透射,形成反射波和透射波,探头再将多次回波转换成电信号,形成回波脉冲。回波脉冲经过逻辑电路处理得到多路壁厚脉冲,再复合为一路信号后,和各通道超声波的触发信号一起输入数据采集卡。数据采集卡由各通道触发信号识别各个壁厚信号,经A/D转换后将数值以中断的方式传给计算机检测系统。由于超声波在空气中传播时衰减严重,为得到较强的回波信号,采用喷淋水耦合的方法减少衰减[1-4]。

　　2.1.3 数据采集卡简介

　　为检测钢管各处的壁厚,需均匀分布在钢管圆周的8个通道同时采集钢管壁厚信号,每个通道采集速率为1000次/s,8通道采集速率为8000次/s。而WIN98系统的输出频率为18.2 Hz,远远不能达到钢管超声检测系统的要求。为了做到高速数据采集,系统采用A/D转换卡(HY.6070C数据采集卡),利用上面的Intel8254两路定时/计数器级联作为实时控制的时间触发信号,每125Ls产生一个中断请求信号,采用中断方式传输数据。

　　HY.6070C数据采集卡是IBM-PC/XT/AT总线兼容通用型A/D、D/A板,可以直接插入IBM-PC/XT/AT总线兼容计算机内的任意总线扩展槽中,构成模拟量电压信号、数字量电压信号采集、监视输入系统及模拟量电压信号、数字电压信号输出系统。在HY.6070C板上装有可编程计数/定时器82C54。其中82C54的定时/计数器1和2级联,用来产生定时触发A/D转换的时钟信号。