长输油气输送埋地管道会因长期运营而产生变形、腐蚀及焊缝开裂等缺陷,继而导致泄露、堵塞、甚至爆炸燃烧等严重事故,造成极大的人员及经济损失。目前的传统机械式变形内检测器存在对被检测管壁造成刮伤,探头磨损造成数据漂移,速度过快或冲击时造成的数据失真等不足。常见的超声法、激光法、摄像法等常规非接触式测量技术无法满足管道内检测要求,开展基于电涡流检测技术的长输管道变形检测方法研究和设备研制是实现非接触式长输管道变形内检测的重要手段。本文基于电磁场基本理论,研究了大量程电涡流传感器的解析公式,进行了电涡流传感器的等效电路分析;运用ANSYS Maxwell对矩形电涡流传感器进行了仿真计算和优化,建立了电涡流检测与管道变形的分析与重构方法;首次研制了大量程矩形电涡流传感器,并应用于长输管道内变形检测设备;经过牵拉试验与标定,并成功完成了现场工业试验验证。本论文主要研究成果与创新点如下:1、基于ANSYS Maxwell三维模型仿真技术,实现了电涡流线圈的仿真验证和优化设计,结果表明:(1)电涡流线圈与工件的距离变化,会引起工件的磁感应强度和电涡流强度发生反比例变化。线圈的磁感应信号波形与激励相同为正弦信号,最大差分值ΛBz随着距离的变化而变化,距离越近,磁感应信号差分值越大。(2)在相同条件下,矩形线圈对工件的最大磁感应强度和电涡流强度均大于圆形线圈,矩形线圈的感应信号幅值和分辨率也均优于圆形线圈。但由于矩形线圈检测缺陷时为非轴对称,仿真计算难度大于圆形线圈。(3)在相同条件下的一定范围内,矩形线圈长宽比越大,工件的最大磁感应强度和电涡流强度越大,线圈的感应信号幅值和分辨率也越好。但考虑加工工艺和应用环境条件,长宽比不宜太大,优化的长宽比为2:1。2、突破了常规电涡流传感器的量程限制,首次研制成功了量程150mm的大量程矩形电涡流传感器。并通过二次信号放大等技术手段,提升了传感器检测精度,实现了最大φ1219mm管道金属管壁变形缺陷的非接触检测。3、按照电涡流传感器的测量范围、感应规律和变形形状模型,采用差频电涡流传感器阵列测量技术和特征标定方法,建立了多传感器连续测量信号—变形量、变形尺寸的重建算法,实现了变形缺陷的形状、高度的识别与定量测量。4、集成开发了适用于φ 1219mm管径的基于电涡流检测技术的长输管道内变形检测设备,其检测变形精度误差≤5%,耐压15MPa,里程精度误差≤5‰,检测准确度≥85%,运行速度≤5m/s,连续作业距离≥100 km。通过整机牵拉试验验证了设备可靠性和检测方法正确性。最终实现了在西气东输三线现场检测的工业应用。