基于阵列式传感器的涡流无损检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于阵列式传感器的涡流无损检测装置，包括正弦波发生器、功率放大器、阵列式组合探头、信号调理模块与数据采集模块；所述正弦波发生器输出端连接在功率放大器上，功率放大器的输出端连接在阵列式组合探头上，阵列式组合探头采集的模拟电压信号经过信号调理模块与数据采集模块处理后显示出检测结果；本发明专利技术使用大线圈配合传感器阵列检测涡流，增大检测面积，减少了检测时间，提高了系统可靠性，避免了漏检与盲视；利用阵列式传感器敏感轴两两正交排列设计实现对试件裂纹三维检测功能，能够获得裂纹更详细的信息。

Eddy Current Nondestructive Detection Device Based on Array Sensor

【技术实现步骤摘要】
基于阵列式传感器的涡流无损检测装置
本专利技术涉及涡流检测
，具体为基于阵列式传感器的涡流无损检测装置。
技术介绍
涡流无损检测通常应用飞机、船舶、汽车和以及大型机械零件检测等建造工业领域中。涡流无损检测过程是当给线圈施以交流激励信号时，在线圈周围及导电媒质内产生交变磁场。由法拉第电磁感应定律可知，在导电媒质内会产生涡旋状的电场，进而形成涡旋状的电流，即涡流。涡流的强弱与媒质属性有密切关系，而涡流的存在也会引起空间磁场的变化。一般通过线圈、霍尔等磁场传感器测量磁场的变化，就可获知媒质的各种信息，如导电率、磁导率、厚度以及媒质是否存在腐蚀、裂纹等缺陷。现有的涡流无损检测探头面积小检测时间长，容易出现漏检与盲视，而且小线圈只能采用小的提离距离，增大了检测难度。不仅如此，现有的涡流无损检测探头多采用单一传感器检测方式，检测精度差且无法对裂纹进行三维检测。目前也存在一些涡流阵列式检测的案列，例如专利号为CN103487502A，名称为检测复杂导电结构表面缺陷的涡流阵列探头及系统的专利技术专利，该专利技术利用多组线圈及传感器系统组合阵列式检测方式实现一次移动扫查可以检测复杂导电结构表面一定区域内多个缺陷的存在，并可根据信号特征判断其数量、方向及长、宽、深度等形状信息。但是都是多个线圈对应多组传感器，由于线圈规格，排列方式，传感器安装精度等影响导致传感器检测精度不足。目前单一的大线圈阵列式涡流检测装置暂时未有记录。目前急需一种单个大线圈的阵列式涡流检测传感器解决上述问题。
技术实现思路
为了克服现有技术方案的不足,本专利技术提供基于阵列式传感器的涡流无损检测装置，能有效的解决
技术介绍
提出的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：基于阵列式传感器的涡流无损检测装置，包括正弦波发生器、功率放大器、阵列式组合探头、信号调理模块与数据采集模块；所述正弦波发生器输出端连接在功率放大器上，功率放大器的输出端连接在阵列式组合探头上，阵列式组合探头采集的模拟电压信号经过信号调理模块与数据采集模块处理后显示出检测结果；阵列式组合探头主要由线圈固定架、PCB板、磁传感器组成的阵列与绕制线圈组成；所述绕制线圈均匀绕制在线圈固定架上，PCB板设置在圈固定架的底面，磁传感器分成三组，每组至少包括两个磁传感器，每一组的磁传感器的敏感轴方向一致，不同组的磁传感器敏感轴互相垂直且均焊接在PCB板上；所述信号调理模块主要由仪表放大器和低通滤波器组成；当磁传感器检测到磁场信号后，传感器内部电桥平衡打破产生输出差分电压信号，输出的电压信号经仪表放大器放大后再通过低通滤波器滤除无用的高频干扰信号；所述数据采集模块包括多路ADC和上位机；经信号调理模块调理后的信号经过多路ADC将磁传感器的模拟电压信号转换成数字信号，转换后的数字信号经过上位机处理并显示；正弦波发生器产生交变的步长可调的正弦波信号，正弦波信号经过功率放大器的驱动后产生足以驱动阵列式组合探头的电流信号，阵列式组合探头经驱动后产生交变的激励磁场，交变的激励磁场作用在待测试件的表面产生环状涡流，涡流产生的感生磁场与激励磁场方向相反，阵列式组合探头上的磁传感器此时检测到稳定的组合磁场，产生稳定的电压输出，一旦待测试件出现裂纹，环状涡流形状被破坏，涡流产生的感生磁场发生变化破坏了原有的稳定，磁传感器输出也随之发生变化；三组磁传感器组成的阵列能够检测空间三轴的磁场变化，单次检测能够检测出待测试件裂纹长宽深的参数，达到精准检测待测试件裂纹的目的。进一步地，所述线圈固定架成哑铃状设计，其包括固定架本体，所述固定架本体的两端分别固定连接有第一挡板和第二挡板。进一步地，所述固定架本体设计成圆柱体且其底面半径为5～8cm。进一步地，所述绕制线圈的绕制匝数为800～1500匝。进一步地，所述磁传感器采用自旋阀的巨磁阻传感器、磁隧道结传感器或霍尔传感器。进一步地，所述阵列式组合探头侧面设置有一圆筒状的软磁材料制成的屏蔽层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术使用大线圈配合传感器阵列检测涡流，增大检测面积，减少了检测时间，提高了系统可靠性，避免了漏检与盲视；利用阵列式传感器敏感轴两两正交排列设计实现对试件裂纹三维检测功能，能够获得裂纹更详细的信息。附图说明图1为本专利技术整体系统示意图；图2为本专利技术信号处理示意图；图3为本专利技术阵列组合式探头底面结构示意图；图4为本专利技术线圈固定架的结构示意图；图5为本专利技术在无缺陷时传感器所处水平线上Z方向的磁场大小仿真示意图；图6为本专利技术在存在缺陷时传感器所处水平线上Z方向磁场大小仿真示意图；图7为本专利技术在无缺陷时传感器所处水平线上X方向磁场大小仿真示意图；图8为本专利技术在存在缺陷时传感器所处水平线上X方向磁场大小仿真示意图。图9为本专利技术在无缺陷时传感器所处水平线上Y方向磁场大小仿真示意图；图10为本专利技术在存在缺陷时传感器所处水平线上Y方向磁场大小仿真示意图。图中标号：1-线圈固定架；2-PCB板；3-磁传感器；4-绕制线圈；5-屏蔽层；101-第一挡板；102-第二挡板；103-固定架本体。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例如图1所示，本专利技术提供了基于阵列式传感器的涡流无损检测装置包括正弦波发生器、功率放大器、阵列式组合探头、信号调理模块与数据采集模块；所述正弦波发生器输出端连接在功率放大器上，功率放大器的输出端连接在阵列式组合探头上，阵列式组合探头采集的模拟电压信号经过信号调理模块与数据采集模块处理后显示出检测结果；如图2所示，所述信号调理模块主要由仪表放大器和低通滤波器组成；当磁传感器3检测到磁场信号后，传感器内部电桥平衡打破产生输出差分电压信号，输出的电压信号经仪表放大器放大后再通过低通滤波器滤除无用的高频干扰信号；所述数据采集模块包括多路ADC和上位机；经信号调理模块调理后的信号经过多路ADC将磁传感器3的模拟电压信号转换成数字信号，转换后的数字信号经过上位机处理并显示；正弦波发生器产生交变的步长可调的正弦波信号，正弦波信号经过功率放大器的驱动后产生足以驱动阵列式组合探头的电流信号，阵列式组合探头经驱动后产生交变的激励磁场，交变的激励磁场作用在待测试件的表面产生环状涡流，涡流产生的感生磁场与激励磁场方向相反，阵列式组合探头上的磁传感器3此时检测到稳定的组合磁场，产生稳定的电压输出，一旦待测试件出现裂纹，环状涡流形状被破坏，涡流产生的感生磁场发生变化破坏了原有的稳定，磁传感器3输出也随之发生变化；本专利技术的具体实施过程及原理是：本专利技术中正弦波发生器采用的AD9850芯片，利用直接合成数字频率技术(DirectDigitalSynthesizer,DDS)产生正弦波波形信号。在AD9850输出的正弦波信号实现的过程中，会出现杂波和一些高频信号，因此需要接入7阶椭圆低通滤波器进行滤波。随后频率稳定的正弦波信号经过TDA2030A功率放大芯片，提高驱动能力，使电路能够驱动后级激励线圈。正弦波信号通入激励线圈后，使激励线圈周围产生交变的磁场，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于阵列式传感器的涡流无损检测装置，其特征在于：包括正弦波发生器、功率放大器、阵列式组合探头、信号调理模块与数据采集模块；所述正弦波发生器输出端连接在功率放大器上，功率放大器的输出端连接在阵列式组合探头上，阵列式组合探头采集的模拟电压信号经过信号调理模块与数据采集模块处理后显示出检测结果；阵列式组合探头主要由线圈固定架(1)、PCB板(2)、磁传感器(3)组成的阵列与绕制线圈(4)组成；所述绕制线圈(4)均匀绕制在线圈固定架(1)上，PCB板(2)设置在圈固定架(1)的底面，磁传感器(3)分成三组，每组至少包括两个磁传感器(3)，每一组的磁传感器(3)的敏感轴方向一致，不同组的磁传感器(3)敏感轴互相垂直且均焊接在PCB板(2)上；所述信号调理模块主要由仪表放大器和低通滤波器组成，当磁传感器(3)检测到磁场信号后，传感器内部电桥平衡打破产生输出差分电压信号，输出的电压信号经仪表放大器放大后再通过低通滤波器滤除无用的高频干扰信号；所述数据采集模块包括多路ADC和上位机；经信号调理模块调理后的信号经过多路ADC将磁传感器(3)的模拟电压信号转换成数字信号，转换后的数字信号经过上位机处理并显示；三组磁传感器(3)组成的阵列能够检测空间三轴的磁场变化，单次检测能够检测出待测试件裂纹长宽深的参数，达到精准检测待测试件裂纹的目的。...

【技术特征摘要】
1.基于阵列式传感器的涡流无损检测装置，其特征在于：包括正弦波发生器、功率放大器、阵列式组合探头、信号调理模块与数据采集模块；所述正弦波发生器输出端连接在功率放大器上，功率放大器的输出端连接在阵列式组合探头上，阵列式组合探头采集的模拟电压信号经过信号调理模块与数据采集模块处理后显示出检测结果；阵列式组合探头主要由线圈固定架(1)、PCB板(2)、磁传感器(3)组成的阵列与绕制线圈(4)组成；所述绕制线圈(4)均匀绕制在线圈固定架(1)上，PCB板(2)设置在圈固定架(1)的底面，磁传感器(3)分成三组，每组至少包括两个磁传感器(3)，每一组的磁传感器(3)的敏感轴方向一致，不同组的磁传感器(3)敏感轴互相垂直且均焊接在PCB板(2)上；所述信号调理模块主要由仪表放大器和低通滤波器组成，当磁传感器(3)检测到磁场信号后，传感器内部电桥平衡打破产生输出差分电压信号，输出的电压信号经仪表放大器放大后再通过低通滤波器滤除无用的高频干扰信号；所述数据采集模块包括多路ADC和上位机；经信号调理模块调理后的信号经过多路ADC将磁传感器(3)的模拟电...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁凯伦，王志强，康洁，胡先意，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33