一种双频阵列涡流探头制造技术

本实用新型专利技术属于电磁无损检测技术领域，涉及一种双频阵列涡流探头。本实用新型专利技术探头包括激励元件、检测元件和矩形安装槽(8)；所述矩形安装槽(8)上设置有安装槽顶盖(9)；所述激励元件包括大激励线圈(1)、小激励线圈(2)和内固定骨架(3)；所述小激励线圈(2)绕在内固定骨架(3)上，大激励线圈(1)绕在小激励线圈(2)上；所述检测元件包括检测线圈(4)、屏蔽罩外筒(5)、屏蔽罩顶盖(6)和绕线柱(7)；所述绕线柱(7)安装在矩形安装槽(8)槽底上，所述检测线圈(4)套在绕线柱(7)上，并位于磁场屏蔽罩外筒(5)和屏蔽罩顶盖(6)构成的屏蔽外壳内。本实用新型专利技术探头探测深度大，检测效率高。

A Dual-Frequency Array Eddy Current Probe

【技术实现步骤摘要】
一种双频阵列涡流探头
本技术属于电磁无损检测
，涉及适用于石油化工、航天航空及其他重要工业领域缺陷检测的涡流传感器，尤其涉及一种双频阵列涡流探头。
技术介绍
涡流检测是常规无损检测技术之一，广泛应用于用于石油化工、电力冶金等行业，以及航空航天、核电设备等重要领域，对于保障设备运行安全、评定设备寿命、降低设备维护成本等具有重要意义。涡流检测方法是以电磁感应原理为基础，使用激励线圈在试件中产生旋涡状的感应交变电流，通过线圈的电压信号变化来判断缺陷的位置和大小，是一种对材料表面和近表面缺陷进行定量无损评价的有效方法。当材料中的涡流密度达到材料表面涡流密度的37%时的材料深度为涡流的标准渗透深度。在此深度内的涡流信号可以检测到，大于此深度的涡流信号就检测不到了。制约涡流渗透深度的因素有激励频率、激励电流大小以及材料的电磁特性等。相对于其它无损检测方法，涡流检测方法具有非接触、检测速度快的特点和浅裂纹定量方面的优势，可以在探头不接触试件的情况下，对试件进行快速检测。但常规涡流检测方法使用单个线圈进行扫查，检测精度和有效性难以保证，检测速度慢，在大面积板材扫查以及深层缺陷检测方面存在很大不足。常规的阵列涡流检测技术采用多个独立工作的线圈，按照特殊方式排列，克服了常规涡流传感器检测速度慢的缺点，具有较高的检测灵敏度和检测速度。近年来，国内外专家学者开发了多种先进的阵列涡流探头，已成功应用于很多工业无损检测领域。但阵列涡流传感器的线圈单元众多，在提高检测效率、精度的同时，也存在线圈单元之间互感干扰和信号激励、采集电路设计繁琐冲突等问题。对于线圈之间的互感干扰导致检测灵敏度降低的问题，常用多路复用电路技术、增大线圈中心距、数据差分处理等方法进行改善，但并不能从根本上加以解决。国内有学者采用矩形线圈作为阵列涡流探头的激励源，通过使激励线圈和检测线圈轴线垂直，来降低激励线圈对检测线圈的干扰。矩形载流线圈激励时，不存在自抵消现象，所得到的涡流的穿透深度更深，对深层缺陷的检测能力更强。但其所产生的涡流仍存在集肤效应问题，涡流渗透深度的大小仍然受制于激励频率的高低，对较深裂纹仍然无法获得理想检测结果。虽然阵列涡流探头可在一定频率范围内通过采用低频激励来增大涡流渗透深度，提高探头检测深层缺陷的能力，但低频同时会导致探头分辨率低、信噪比低，并引发探头的速度效应和检测信号分辨困难等问题。中国专利CN208076453U公开了一种检测厚壁深裂纹缺陷的双频激励圆形涡流探头，使用圆形激励线圈，虽无方向性，但对圆形检测线圈的磁场有影响，检测信号中噪声稍大，且线圈尺寸大，检测深度不如使用矩形线圈激励线圈的深。综上，现有技术存在的主要问题有：(1)现有常规涡流探头所产生的涡流渗透深度过小，对深裂纹的检测能力有限；(2)检测信号易受激励磁场影响，导致检测分辨率降低；(3)对缺陷及裂纹存在漏检问题；(4)检测信号分辨困难的问题；(5)检测速度慢。因此，研究适用于石油化工、航天航空及其他重要工业领域缺陷检测的涡流传感器，以有效识别大面积厚壁板材、金属焊缝、飞行器整体结构中存在的深裂纹及深层缺陷，在设备维修、工业产品实时检测和结构强度判断等方面具有重要意义和前景。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，解决上述现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种双频阵列涡流探头，采用两个双频同步反向激励的矩形激励线圈作为激励源，来提供具有较大渗透深度的均匀涡流分布。和现有涡流阵列探头技术相比，本技术可提高裂纹的检测深度，同时具有较高分辨率和较高的检测速度，可对检测材料中存在的深裂纹和深层缺陷实现大面积高速在线检测，为工业设备及产品的定量评估提供准确可靠依据。本技术采用的技术方案是：一种双频阵列涡流探头，包括激励元件、检测元件和两端开口的矩形安装槽，所述激励元件及检测元件安装在矩形安装槽内，检测元件位于激励元件下方，二者轴线垂直；所述矩形安装槽上还设置有可拆卸安装的安装槽顶盖；其特征在于：所述激励元件包括大激励线圈、小激励线圈和内固定骨架；所述小激励线圈绕制在内固定骨架上，所述大激励线圈绕制在小激励线圈上，由大激励线圈、小激励线圈和内固定骨架构成的激励元件整体嵌套安装在所述矩形安装槽内，轴向与矩形安装槽开口方向一致；所述检测元件有n2个，其中n为2-6之间任意一个整数，每个检测元件包括1个检测线圈、1个屏蔽罩外筒、1个屏蔽罩顶盖、1个绕线柱；所述绕线柱呈阵列排布，垂直固定安装在所述矩形安装槽槽底上；所述屏蔽罩外筒呈中空筒状且两端开口；所述屏蔽罩顶盖呈片状；所述检测线圈、屏蔽罩外筒依次套在绕线柱上，所述屏蔽罩顶盖可拆卸安装在屏蔽罩外筒顶端；所述屏蔽罩外筒和屏蔽罩顶盖共同构成检测线圈的屏蔽外壳；所有屏蔽罩顶盖上表面齐平。所述大激励线圈和小激励线圈均为矩形涡流线圈。进一步，所述绕线柱可呈矩阵排布，如2×2，3×3，4×4，5×5，6×6中任意一种形式排布。进一步，所述大激励线圈和小激励线圈均为矩形涡流线圈。进一步，所述检测线圈为圆形涡流线圈，直径小于小激励线圈的宽度，用于采集材料中的裂纹信号。进一步，所述n=4。进一步，分别采用频率不同、电流大小不同、相位不同的正弦交变电流对所述大激励线圈和小激励线圈进行激励，以在材料中产生具有较大穿透能力的涡流。进一步，所述大激励线圈、小激励线圈和内固定骨架轴线重合，两端端面均分别与矩形安装槽两个端口齐平，并保持相对位置固定不变。进一步，所述检测线圈呈阵列排布，位于大激励线圈的正下方。进一步，所述大激励线圈下表面与所述屏蔽罩顶盖上表面接触。进一步，所述屏蔽罩外筒、检测线圈以及屏蔽罩顶盖轴线重合。进一步，所述屏蔽罩外筒筒体上设置有供检测线圈引线穿出的检测线圈引线出线孔。进一步，所述矩形安装槽两侧壁上端设置有两个对称的槽道，所述安装槽顶盖通过所述对称的槽道与矩形安装槽可拆卸安装。进一步，所述矩形安装槽、安装槽顶盖、绕线柱和内固定骨架均由PVC材料制成。进一步，所述大激励线圈、小激励线圈和检测线圈均由漆包线绕制而成。进一步，所述大激励线圈的截面长Lx1=50mm，轴向长Ly1=50mm，截面高Lz1=9mm，厚Δt1=1mm，所述小激励线圈的截面长Lx2=48mm，轴向长Ly2=50mm，截面高Lz2=7mm，厚Δt2=1mm，所述检测线圈的外半径ro3=1.6mm，内半径ri3=0.6mm，高hc3=0.8mm。进一步，所述矩形安装槽上设置有多个扫查架安装孔，用于将本技术所述一种双频阵列涡流探头整体安装在扫查架上。进一步优选地，所述扫查架安装孔有两个，对称分布于安装槽顶盖上。进一步，所述矩形安装槽上还设置有供大激励线圈、小激励线圈的引线穿出矩形安装槽的甲出线孔和供检测线圈的引线穿出矩形安装槽的乙出线孔。进一步优选地，所述甲出线孔位于安装槽顶盖上，所述乙出线孔位于矩形安装槽的侧壁上。本技术所述一种双频阵列涡流探头的装配方法为：首先，将绕线柱垂直固定安装在矩形安装槽槽底上，将检测线圈套在绕线柱上，再将屏蔽罩外筒套在检测线圈外面，将检测线圈的引线穿出屏蔽罩外筒，最后在屏蔽罩外筒顶端安装屏蔽罩顶盖，同法完成所有检测元件的组装。各检测线圈及其相应的屏蔽罩外筒、屏蔽罩顶盖中心应保持同轴，所有屏蔽罩顶盖上表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双频阵列涡流探头，包括激励元件、检测元件和两端开口的矩形安装槽(8)，所述激励元件及检测元件安装在矩形安装槽(8)内，检测元件位于激励元件下方，二者轴线垂直；所述矩形安装槽(8)上还设置有可拆卸安装的安装槽顶盖(9)；其特征在于：所述激励元件包括大激励线圈(1)、小激励线圈(2)和内固定骨架(3)；所述小激励线圈(2)绕制在内固定骨架(3)上，所述大激励线圈(1)绕制在小激励线圈(2)上，由大激励线圈(1)、小激励线圈(2)和内固定骨架(3)构成的激励元件整体嵌套安装在所述矩形安装槽(8)内，轴向与矩形安装槽(8)开口方向一致；所述检测元件有n

【技术特征摘要】
1.一种双频阵列涡流探头，包括激励元件、检测元件和两端开口的矩形安装槽(8)，所述激励元件及检测元件安装在矩形安装槽(8)内，检测元件位于激励元件下方，二者轴线垂直；所述矩形安装槽(8)上还设置有可拆卸安装的安装槽顶盖(9)；其特征在于：所述激励元件包括大激励线圈(1)、小激励线圈(2)和内固定骨架(3)；所述小激励线圈(2)绕制在内固定骨架(3)上，所述大激励线圈(1)绕制在小激励线圈(2)上，由大激励线圈(1)、小激励线圈(2)和内固定骨架(3)构成的激励元件整体嵌套安装在所述矩形安装槽(8)内，轴向与矩形安装槽(8)开口方向一致；所述检测元件有n2个，其中n为2-6之间任意一个整数，每个检测元件包括1个检测线圈(4)、1个屏蔽罩外筒(5)、1个屏蔽罩顶盖(6)、1个绕线柱(7)；所述绕线柱(7)呈阵列排布，垂直固定安装在所述矩形安装槽(8)槽底上；所述屏蔽罩外筒(5)呈中空筒状且两端开口；所述检测线圈(4)、屏蔽罩外筒(5)依次套在绕线柱(7)上，屏蔽罩顶盖(6)可拆卸安装在屏蔽罩外筒(5)顶端；所述屏蔽罩外筒(5)和屏蔽罩顶盖(6)共同构成检测线圈(4)的屏蔽外壳；所有屏蔽罩顶盖(6)上表面齐平。2.如权利要求1所述的一种双频阵列涡流探头，其特征在于：所述大激励线圈(1)和小激励线圈(2)均为矩形涡流线圈。3.如权利要求2所述的一种双频阵列涡流探头，其特征在于：所述检测线圈(4)为圆形涡流线圈，直径小于小激励线圈(2)的宽度。4.如权利要求3所述的一种双频阵列涡流探头，其特征在于：所述大激励线圈(1)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：武美先，张东利，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：新型
国别省市：宁夏,64