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基于霍尔阵列的铁磁性管道的壁厚监测方法与应用 何 箭 陈 彬 （合肥中大检测技术有限公司 230088） 摘要 石化系统中大量使用铁磁性管道，制造异常异常。现代数字信号处理在，某些制造工艺异常一段时间壁厚。射线螺旋覆盖是有限。现代数字信号处理 ①、管道将磁力线汇聚到管道壁内的作用； ②、管道壁对外施恒定磁场有屏蔽作用； ③、管道壁的厚度变化对外施恒定磁场有折射作用。 这样，对铁磁性管道施加轴向稳恒磁场时，霍尔传感器扫过管道外壁，在管道壁厚正常区域，管道表面的均匀磁场B0垂直通过传感器，在其输出端形成代表管道正常壁厚的初始电平，该电平代表合格管道； 图1 管道壁厚对磁场的影响与壁厚检测原理 如果管道壁存在图1所示的壁厚变薄情况，它们在管道外表面空间形成与壁厚变薄严重程度对应的磁场增量ΔB。霍尔传感器拾取的磁场为B0+ΔB，在其输出端形成代表管道壁厚变薄的部分的电平； 同样，如果管道壁存在壁厚变厚情况，在管道外表面空间，霍尔传感器拾取的磁场为B0-ΔB。这样，霍尔传感器将管道外表面空间的磁场转化成管道的壁厚变化，从而实现对管道进行壁厚监测。 3 铁磁性管道的壁厚全覆盖监测装置 3.1 铁磁性管道的壁厚全覆盖监测装置的构成 图2为管道壁厚全覆盖监装置组成简图。监测装置由管道磁化装置阵列化霍尔传感器、多信号信号处理和专用监测软件管道磁化装置 3.2 管道轴向磁化装置 管道管道传感器霍尔霍尔100%覆盖霍尔B变化信息转换成霍尔电势Hr: Hr=RHIB/t=KHIB (1) RH 为霍尔系数，KH 为霍尔元件灵敏度，是霍尔系数RH与霍尔元件厚度t之比。 基于霍尔效应的阵列化霍尔传感器沿管道圆周360度全覆盖包围，能对高速通过的管道进行全覆盖壁厚监测。阵列化霍尔传感器沿管道B0，它在霍尔传感器输出端形成代表管道正常壁厚的初始霍尔电势Hr=H0，代表合格管道区域； 当阵列化霍尔传感器B0+ΔB，它在霍尔传感器输出端形成的电势Hr=H0+ΔH，代表管道壁厚有5%Z变薄； 当阵列化霍尔传感器B0+2ΔB，它在霍尔传感器输出端形成的电势Hr=H0+2ΔH，代表管道壁厚有10%Z变薄； 当阵列化霍尔传感器B0+2.5ΔB，它在霍尔传感器输出端形成的电势Hr=H0+2.5ΔH，代表管道壁厚有12.5%Z变薄； 如果霍尔传感器输出端形成的电势实际关系存在非线性，在后续的处理电路中采用反非线性处理，保证他们严格存在上述线性关系。也可以在计算机监控软件程序进行非线性关系补偿。 4 铁磁性管道的壁厚全覆盖监测装置应用 4.1 对相同外径不同壁厚管道监测 在运输储存和使用的外径相同但厚不同可混在一起。快速是必要的。 时，管道表面的均匀磁场通过传感器，在其输出端形成代表标称壁厚的霍尔电势H0，所有输出霍尔电势H0的管道代表相同规格的管道； 当混杂有不同壁厚的等外径管道通过阵列化霍尔传感器时，管道表面的均匀磁场垂直通过传感器，在其输出端形成代表不同壁厚的霍尔电势。将所有的霍尔电势相同的管道有标称壁厚的电平被监测的管道拨送到相同位置，他们就是相同规格的合格管道。这样就将混杂有不同壁厚管道分离开来。 图3 全长全覆盖管道壁厚监测显示界面 4.2 对相同壁厚管道的监测 当某标称壁厚相同铁磁，大量将集中在管壁。铁磁霍尔阵列 信号 第一象限霍尔阵列 第二象限霍尔阵列 第三象限霍尔阵列 第四象限霍尔阵列 管道变薄类型 稳 定 始终A电平 始终A电平 始终A电平 始终A电平 完好无变薄 局部变 始终B电平 始终A电平 始终A电平 始终A电平 直槽变薄或管道偏心 点域变 局部B、余A电平 始终A电平 始终A电平 始终A电平 局部变薄 交替变 B、A电平交替 A、B电平交替 B、A电平交替 A、B电平交替 螺旋状槽变薄 杂乱变 B、A电平随机 A、B电平随机 B、A电平随机 A、B电平随机 大面积腐蚀变薄 多通道变 始终B电平 始终B电平 始终A电平 始终A电平 管道偏心 图4所示的ZDJC-180钢管壁厚监测系统今年开始应用在我国鞍山钢管159口径钢管轧制生产线上，对通过速度为84m/min的钢管壁厚进行全覆盖（端头盲区200mm除外） 5 铁磁性管道的壁厚全覆盖监测装置应用优势 铁磁性管道的壁厚全覆盖监测装置在高速监测铁磁性管道的壁厚超差中具有速度快、全覆盖（少量盲区除外）和准确可靠等重要优点；同时，与射线和超声方法比，还具有操作简单、无耦合剂、不需防护等重要特点。 在企业保证管道产品质量和承压管道应用安全方面有重要的作用。铁磁性管道的壁厚全覆盖监测方法是一种便捷的定性的壁厚检测方法，不如射线和超声测厚