一种双频均匀涡流探头制造技术

技术编号:21892930 阅读:39 留言:0更新日期:2019-08-17 14:54
本实用新型专利技术属于电磁无损检测技术领域,涉及一种双频均匀涡流探头。本实用新型专利技术探头包括激励元件、检测元件和外固定骨架(8);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),嵌套安装于所述外固定骨架(8)的激励元件安装腔(10)内;所述检测元件包括检测线圈(4)、屏蔽罩外筒(5)和屏蔽罩顶盖(6),整体安装于激励元件安装腔(10)底部的检测元件安装孔(7)内;所述大激励线圈(1)和小激励线圈(2)均为矩形涡流线圈,所述检测线圈(4)为圆形涡流线圈。本实用新型专利技术还提供了双频激励时深层缺陷检测信号提取技术。本实用新型专利技术探头探测深度大,检测效率高。

A Dual-Frequency Uniform Eddy Current Probe

【技术实现步骤摘要】
一种双频均匀涡流探头
本技术属于电磁无损检测
,涉及一种用于核电及其他重要工业领域缺陷检测的涡流探头,尤其涉及一种双频均匀涡流探头。
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。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。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,大于这个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。传统的涡流检测探头通常采用圆形线圈作为激励元件,探头极易受试件的电磁特性、结构尺寸以及提离变化的影响而产生很大噪声,存在分辨率低、信噪比低等问题。另外,圆形线圈在金属表面感应出的涡流还存在自抵消现象,限制了传感器对深层缺陷的检测能力,只能用于试件材料表面和近表面裂纹及缺陷的检测。常规的均匀涡流探头采用矩形线圈进行激励,在导体表面会感应出密度均匀且同向流动的匀强涡流区域,避免了自抵消现象;且矩形线圈所激励出来的涡流渗透深度更深,对深层缺陷的检测能力更强。但和传统的圆形涡流探头类似,常规的均匀涡流探头在导体材料中感应出来的涡流也存在集肤效应。尤其在激励频率较高的情况下,涡流只能在材料表面或者贴近表面的薄层中流动,涡流探头对材料表层的缺陷灵敏度较高,但对材料中的深层缺陷反应不敏感,而且所采用的矩形激励线圈在材料中所感应产生的涡流具有方向性,容易对平行于涡流流动方向的裂纹产生漏检。利用低频激励可以增加涡流探头的穿透能力,但受探头分辨率、信噪比、检测速度等因素限制,探头的激励频率不能无限降低。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)常规涡流探头所产生的涡流渗透深度过小,无法获得深裂纹检测信号的问题;(2)材料深层缺陷的检测信号较小,易受激励磁场噪声干扰的问题;(3)缺陷及裂纹的漏检问题;(4)均匀涡流探头对裂纹方向敏感的问题。因此,研究能有效识别金属材料中的深裂纹、适用于核电设备及其他重要工业领域大型厚壁构件缺陷检测的涡流检测探头,在保障设备安全运行、评定设备寿命、降低设备维护成本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均匀涡流探头,采用两个矩形激励线圈同时反向激励,并向两个激励线圈中分别通入不同频率的正弦交变电流,在材料中产生反向的交变涡流。通过调整激励电流的大小和相位,使材料表面的涡流叠加为零,材料内部涡流密度变大,从而达到增加渗透深度、获取材料内部深裂纹微小信号的目的。和常规单频均匀涡流探头以及低频激励等现有技术相比,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,可有效识别金属材料中的开口深裂纹及内部深层缺陷,用于金属材料中的开口深裂纹及同部深层缺陷的在线高速检测,为工业设备及产品的定量检测和评估提供准确可靠的依据。本技术采用的技术方案是:一种双频均匀涡流探头,包括激励元件、检测元件和外固定骨架;所述检测元件位于激励元件下方;其特征在于:所述外固定骨架上设置有激励元件安装腔;所述激励元件安装腔底部设置有检测元件安装孔;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,所述激励元件嵌套安装于所述外固定骨架的激励元件安装腔内;所述检测元件安装孔不是通孔;所述检测元件包括检测线圈、屏蔽罩外筒和屏蔽罩顶盖;所述屏蔽罩外筒嵌套安装于检测元件安装孔内;所述检测线圈嵌套安装于屏蔽罩外筒内;所述屏蔽罩顶盖可拆卸安装在屏蔽罩外筒顶部,与屏蔽罩外筒共同构成检测线圈的屏蔽外壳。进一步,所述大激励线圈和小激励线圈均为矩形涡流线圈,所述激励元件安装腔为长方体通孔。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,所述大激励线圈、小激励线圈和内固定骨架、外固定骨架的宽度相同,中心线位于同一轴线上,并保持相对位置固定不变;所述大激励线圈、小激励线圈和内固定骨架两端端面均分别与外固定骨架激励元件安装腔的两个端口齐平。进一步,检测线圈位于大激励线圈的正下方几何中心位置。进一步,所述屏蔽罩顶盖上表面和激励元件底部接触。进一步,所述屏蔽罩外筒、检测线圈以及屏蔽罩顶盖中心位于同一轴线上。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,所述外固定骨架呈长方体,其上还设置有供大激励线圈、小激励线圈的引线穿出外固定骨架的甲出线孔和供检测线圈的引线穿出外固定骨架的乙出线孔。进一步,所述外固定骨架和内固定骨架均由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为20mm,轴向长Ly1为20mm,截面高Lz1为20mm,厚Δt1=1mm,所述小激励线圈的截面长Lx2为18mm,轴向长Ly2为18mm,截面高Lz2为20mm,厚Δt2=1mm,所述检测线圈的外半径ro3为1.6mm,内半径ri3为0.6mm,截面高hc3为0.8mm。进一步,所述外固定骨架上设置有多个扫查架安装孔,用于将本技术所述一种双频均匀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,对称分布于外固定骨架上。本技术所述一种双频均匀涡流探头的装配方法为:首先,将检测线圈放入屏蔽罩外筒内,将检测线圈的引线穿出屏蔽罩外筒,然后将检测线圈和屏蔽罩外筒整体放入外固定骨架的检测元件安装孔中,再将屏蔽罩顶盖安装在屏蔽罩外筒顶部。检测线圈、屏蔽罩外筒及屏蔽罩顶盖的中心应保持同轴,且保持屏蔽罩顶盖上表面和激励元件安装腔底部处于同一平面内。其次,将小激励线圈绕制在内固定骨架上,再将大激励线圈绕制在小激励线圈上,然后将激励元件装入外固定骨架的激励元件安装腔中,激励元件底部与屏蔽罩顶盖上表面接触。大激励线圈、小激励线圈和内固定骨架、外固定骨架的宽度相同,其外侧面保持在同一平面内,中心线保持同轴,并保持相对位置固定不变。大激励线圈、小激励线圈和内固定骨架两端端面均分别与外固定骨架激励元件安装腔的两个端口齐平。然后,将所有线圈的引线穿出外固定骨架。最后,将整个探头安装在扫查架上。基于上述方案,本技术采用的另一个技术方案是:一种利用上述一种双频均匀涡流探头对深裂纹进行检测的方法,其特征在于:包括以下步骤:S1.探头装配:按上述方法进行装配;S2.将大激励线圈和小激励线圈的引线连接至两个交流电源,将检测线圈的线圈引线连接至示波器,以便施加激励信号、接收结果;本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种双频均匀涡流探头,包括激励元件、检测元件和外固定骨架(8);所述检测元件位于激励元件下方;其特征在于:所述外固定骨架(8)上设置有激励元件安装腔(10);所述激励元件安装腔(10)底部设置有检测元件安装孔(7);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,所述激励元件嵌套安装于所述外固定骨架(8)的激励元件安装腔(10)内;所述检测元件包括检测线圈(4)、屏蔽罩外筒(5)和屏蔽罩顶盖(6);所述屏蔽罩外筒(5)嵌套安装于检测元件安装孔(7)内;所述检测线圈(4)嵌套安装于屏蔽罩外筒(5)内;所述屏蔽罩顶盖(6)可拆卸安装在屏蔽罩外筒(5)顶部,与屏蔽罩外筒(5)共同构成检测线圈(4)的屏蔽外壳。

【技术特征摘要】
1.一种双频均匀涡流探头,包括激励元件、检测元件和外固定骨架(8);所述检测元件位于激励元件下方;其特征在于:所述外固定骨架(8)上设置有激励元件安装腔(10);所述激励元件安装腔(10)底部设置有检测元件安装孔(7);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,所述激励元件嵌套安装于所述外固定骨架(8)的激励元件安装腔(10)内;所述检测元件包括检测线圈(4)、屏蔽罩外筒(5)和屏蔽罩顶盖(6);所述屏蔽罩外筒(5)嵌套安装于检测元件安装孔(7)内;所述检测线圈(4)嵌套安装于屏蔽罩外筒(5)内;所述屏蔽罩顶盖(6)可拆卸安装在屏蔽罩外筒(5)顶部,与屏蔽罩外筒(5)共同构成检测线圈(4)的屏蔽外壳。2.如权利要求1所述的一种双频均匀涡流探头,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,所述激励元件安装腔(10)为长方体通孔。3.如权利要求2所述的一种双频均匀涡流探头,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所述的一种双频均匀涡流探头,其特征在于:所述大激励线圈(1)的截面长Lx1为20mm,轴向长Ly1为20mm,截面高Lz1为20mm,厚Δt1=1mm,所述小激励线圈(2)的截面长Lx2为...

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

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