本实用新型涉及智能无损检测技术领域，尤其涉及一种基于新型接收源的pccp管电磁检测系统。
背景技术：
预应力钢筒混凝土管(pre-stressedconcretecylinderpipe，pccp)是指在带钢筒的混凝土管芯上螺旋缠绕高强钢丝并覆盖砂浆保护层而制成的管材，具有寿命长、防渗漏等优点。广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等方面。pccp的强度取决于高强钢丝，钢丝在管芯上产生均匀的预应力，能够抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。但运行过程中，多种原因会造成钢丝损伤或腐蚀，进而出现断裂，引起管道强度下降，最终导致爆管等事故发生。因此针对pccp断丝的检测技术就显得十分重要。
pccp管断丝巡检中，常常利用电磁检测技术来检测断丝，其基本原理如图1和2所示，利用电磁感应通过测定试件内感生涡流的变化而引起的检测线圈阻抗的变化来评定导电材料的某些性能或近表面缺陷的一种检测方法。pccp中预应力钢丝作为一个整体，有序地缠绕在管芯上，同样也是导电材料，可将pccp视为一个放大数倍后的类金属管道试件。当探头(等截面线圈)靠近pccp时，通电后的探头将产生一个交变磁场h1，在磁场h1作用下，预应力钢丝由于电磁感应而生产了感应电动势，形成涡流，而涡流产生磁场h2，磁场h1与磁场h2相互作用，使得探头原磁场改变，从而引起探头磁通量变化。当pccp预应力钢丝完整无损时，磁通波动将会趋于稳定变化，但如果某处预应力钢丝断裂了，探头经过该截面时，由于钢丝的不连续缺陷引起电阻值或线圈匝数等变化，从而使得磁场h2突变，在磁场h1中也相应发生突变，最终导致探头磁通量数据出现剧烈波动。
电磁检测装置及方法，如专利号为cn104297337b的发明专利提供了一种pccp钢丝断丝探测方法，包括如下步骤：s1：检测车通过自动或手动控制行进，行进期间：通过测量装置记录和检测位移变化情况；发射探头不间断接收主机生成的交流信号，发射相应的电磁波信号，从而在pccp管壁上感应出涡流信号；同时，所述主机将所述交流信号上传至主控计算机；接收探头不间断地响应该涡流信号生成电压信号；s2：当检测到检测车未达到预设位置时，重复步骤s1；当检测到检测车到达预设位置时，停止行进，数据采集卡被触发，该数据采集卡采集所述接收探头中的电压信号，并上传至主控计算机中，以供显示、存储和故障判断；s3：重新开始行进，重复步骤s1和s2，直至完成所需管段的探测。
上述的接收探头通常采用接收线圈，然而由于接收线圈的尺寸、功耗、灵敏度等指标的限制，测试精度得不到提高，从而影响到对pccp管断丝的判别。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于针对传统电磁检测装置中接收线圈受到尺寸、功耗、灵敏度等指标的限制，测试精度得不到提高，从而影响到对pccp管断丝的判别的问题，提出一种基于新型接收源的pccp管电磁检测系统。
为了达到目的，本实用新型提供的技术方案为：
本实用新型涉及一种基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，包括：
激励源，用于产生低频交流磁场，并向信号处理单元提供激励同步信号；
接收源，采用三轴磁通门，用于获取在低频交流磁场作用下pccp管内预应力钢丝产生的感应磁场，并将感应磁场传输给信号处理单元；
信号处理单元，用于根据激励同步信号对感应磁场进行处理，将处理后的感应磁场信转化为数字信号以及采集数字信号；
探测车，用于携带激励源、接收源和信号处理单元进入pccp管并在pccp管内行驶，探测车配置有用于测量探测车行驶路程的测距轮和用于为探测车、激励源、接收源和信号处理单元提供电能的电池。
优选地，所述的信号处理单元包括：
锁相放大器，用于接收激励同步信号和感应磁场并根据激励同步信号的频率和相位提高感应磁场的信噪比；
a/d采集器，用于接收锁相放大器处理后的感应磁场并将感应磁场转化为数字信号；
主控电脑，用于采集数字信号。
优选地，所述的激励源包括：
信号发生器，用于产生大功率低频交流激励信号；
激励线圈，用于在大功率低频交流激励信号的激发下产生低频交变磁场；
放大电路，用于将低频交变磁场放大并将激励同步信号传递给锁相放大器。
优选地，所述的接收源还包括滤波器，滤波器连接在三轴磁通门和锁相放大器之间，用于排除低频和高频噪声的干扰和滤出强干扰信号的影响。
优选地，所述的激励源和信号处理单元通过第一支撑臂连接；所述的接收源和信号处理单元通过第二支撑臂连接。
优选地，所述的探测车上还设有照明设备，照明设备与电池电连接。
优选地，所述的滤波器包括：
带通滤波器，用于根据激励同步信号的频段选出与其同频的磁场信号，排除低频和高频噪声的干扰，
带阻滤波器，用于根据pccp管所处环境滤出强干扰信号的影响。
优选地，所述的激励线圈为金属导线绕制而成的柔性线圈，激励线圈通过同轴电缆与信号发生器连接。
采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本实用新型涉及的基于新型接收源的pccp管电磁检测系统采用三轴磁通门作为pccp检测装置的接收源，相比传统的线圈相比，体积更小，功耗更低，灵敏度更高，而且三轴磁通门可以分别测试x\y\z三个方向的磁场变化量，采集数据更加丰富，更有利于判断pccp管的状态。
附图说明
图1是传统电磁检测的基本原理图；
图2是pccp电磁探测等效电路(左为探头刚通电时，右为互感时)；
图3是基于新型接收源的pccp管电磁检测系统的结构图；
图4是基于新型接收源的pccp管电磁检测系统的原理框图。
标注说明：1-放大电路，2-信号发生器，3-激励线圈，4-第一支撑臂、5-主控电脑，6-a/d采集器，7-锁相放大器，8-第二支撑臂，9-滤波器，10-三轴磁通门，11-照明设备，12-电池，13-探测车，14-测距轮。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合实施例对本实用新型作详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
参照附图3和4所示，本实用新型涉及的一种基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，包括激励源、接收源、信号处理单元和探测车。
所述的激励源，用于产生低频交流磁场，并向信号处理单元提供激励同步信号，激励源包括：信号发生器2，用于产生大功率低频交流激励信号；激励线圈3，用于在大功率低频交流激励信号的激发下产生低频交变磁场；放大电路1，用于将低频交变磁场放大并将激励同步信号传递给锁相放大器。激励线圈3为金属导线绕制而成的柔性线圈，激励线圈3通过同轴电缆与信号发生器2连接，激励线圈3的输出端与放大电路1连接。
所述的接收源，采用三轴磁通门10，用于获取在低频交流磁场作用下pccp管内预应力钢丝产生的感应磁场，并将感应磁场传输信号处理单元，接收源还包括滤波器9，三轴磁通门10与滤波器9连接，滤波器9用于排除低频和高频噪声的干扰和滤出强干扰信号的影响，滤波器9又包括带通滤波器和带阻滤波器，其中，带通滤波器用于根据激励同步信号的频段选出与其同频的磁场信号，排除低频和高频噪声的干扰；带阻滤波器，带阻滤波器用于根据pccp管所处环境滤出强干扰信号的影响。
所述的信号处理单元，用于根据激励同步信号对感应磁场进行处理，将处理后的感应磁场信转化为数字信号以及采集数字信号；所述的信号处理单元包括锁相放大器7、a/d采集器6和主控电脑5，放大电路1和滤波器9均与锁相放大器通信连接，a/d采集器6与锁相放大器7通信连接，主控电脑5与a/d采集器6通信连接；锁相放大器7用于接收激励同步信号和感应磁场并根据激励同步信号的频率和相位提高感应磁场的信噪比；a/d采集器6用于接收锁相放大器处理后的感应磁场并将感应磁场转化为数字信号；主控电脑5用于采集数字信号。
所述的探测车13用于携带激励源、接收源和信号处理单元进入pccp管并在pccp管内行驶，激励源、接收源和信号处理单元均安装在探测车13上，激励源和信号处理单元通过第一支撑臂4连接，接收源和信号处理单元通过第二支撑臂8连接；探测车13配置有用于测量探测车行驶路程的测距轮14、用于为探测车13、激励源、接收源和信号处理单元提供电能的电池12和照明设备11，探测车13、激励源、接收源、信号处理单元和照明设备11均与电池12电连接。
上述信号发生器2采用盛普sp1651型数字合成低频功率信号发生器，放大电路1采用型号为hit647-eq的原装日立低频功率放大器，所述的锁相放大器7的型号为m256128sr844，a/d采集器6的型号为isoad，带通滤波器的型号为uiybpf3020a，带阻滤波器的型号为nm-bf-10。
采用基于新型接收源的pccp管电磁检测系统的检测方法，包括以下步骤：
步骤1：将由放大电路1、信号发生器2和激励线圈3组成的激励源，由滤波器9和三轴磁通门10组成接受源，以及由主控电脑5、a/d采集6和锁相放大器7组成信号处理单元全部安装探测车13上，形成移动检测平台。
步骤2：电池12分别给激励源、接受源、信号处理单元及探测车13、测距轮14供电。
步骤3：开启信号发生器2，根据激励线圈3的尺寸、探测器灵敏度及管道参数等相关数据，设置激励信号，其频率通常在数十赫兹到数百赫兹之间，信号强度在数安培左右，信号波形通常为连续正弦信号；固定激励信号参数，保持稳定输出。
步骤4：开启信号处理单元和三轴磁通门10，调节激励线圈3的同步信号，使得锁相放大器7处于锁定状态。
步骤5：将三轴磁通门10所采集的信号接入锁相放大器7，调节相位和偏置角度，得到高信噪比的磁探信号；通过a/d采集器6将磁探信号转化为数字信号，并被主控电脑5采集下来，将数据与测距轮14记录下来的行驶路程对应保存。
步骤6：将采集数据进行保存，进行后处理，判断pccp管状态是否良好。
以上结合实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
1.一种基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，其特征在于：其包括：
激励源，用于产生低频交流磁场，并向信号处理单元提供激励同步信号；
接收源，采用三轴磁通门，用于获取在低频交流磁场作用下pccp管内预应力钢丝产生的感应磁场，并将感应磁场传输给信号处理单元；
信号处理单元，用于根据激励同步信号对感应磁场进行处理，将处理后的感应磁场信转化为数字信号以及采集数字信号；
探测车，用于携带激励源、接收源和信号处理单元进入pccp管并在pccp管内行驶，探测车配置有用于测量探测车行驶路程的测距轮和用于为探测车、激励源、接收源和信号处理单元提供电能的电池。
2.根据权利要求1所述的基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，其特征在于：所述的信号处理单元包括：
锁相放大器，用于接收激励同步信号和感应磁场并根据激励同步信号的频率和相位提高感应磁场的信噪比；
a/d采集器，用于接收锁相放大器处理后的感应磁场并将感应磁场转化为数字信号；
主控电脑，用于采集数字信号。
3.根据权利要求2所述的基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，其特征在于：所述的激励源包括：
信号发生器，用于产生大功率低频交流激励信号；
激励线圈，用于在大功率低频交流激励信号的激发下产生低频交变磁场；
放大电路，用于将低频交变磁场放大并将激励同步信号传递给锁相放大器。
4.根据权利要求2所述的基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，其特征在于：所述的接收源还包括滤波器，滤波器连接在三轴磁通门和锁相放大器之间，用于排除低频和高频噪声的干扰和滤出强干扰信号的影响。
5.根据权利要求1所述的基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，其特征在于：所述的激励源和信号处理单元通过第一支撑臂连接；所述的接收源和信号处理单元通过第二支撑臂连接。
6.根据权利要求1所述的基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，其特征在于：所述的探测车上还设有照明设备，照明设备与电池电连接。
7.根据权利要求4所述的基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，其特征在于：所述的滤波器包括：
带通滤波器，用于根据激励同步信号的频段选出与其同频的磁场信号，排除低频和高频噪声的干扰，
带阻滤波器，用于根据pccp管所处环境滤出强干扰信号的影响。
8.根据权利要求3所述的基于新型接收源的pccp管电磁检测系统，其特征在于：所述的激励线圈为金属导线绕制而成的柔性线圈，激励线圈通过同轴电缆与信号发生器连接。
技术总结