一种井字形平面涡流传感器制造技术

本发明专利技术提供一种井字形平面涡流传感器，包括：激励线圈和检测线圈；所述激励线圈分为两组，第一组、第二组内的两根直线段相互平行，距离相等；第一组的直线段与第二组的直线段相互垂直；两组的四根直线段组成封闭四边形；通过第二组的两条直线段的正弦交变电流的幅值、频率均与通过第一组的两条直线段的正弦交变电流相同，正弦交变电流的相位差为90°；所述检测线圈的形状、大小均与激励线圈的四根直线段组成封闭四边形重合。根据本发明专利技术的方案，能够提升传感器的检测灵敏度，降低漏检率。

【技术实现步骤摘要】
一种井字形平面涡流传感器
本专利技术涉及电磁无损检测领域，尤其涉及一种平面涡流传感器，特别是一种井字形平面涡流传感器。
技术介绍
对金属构件的无损检测是涉及其整个生命周期的。涡流检测作为一种常规无损检测技术，对金属构件表面、近表面裂纹的无损检测具有非接触、灵敏度高等优势。然而，随着工业技术的发展，越来越多的金属构件具有复杂型面，使得传统的三维刚性涡流传感器在检测过程中，易受提离噪声的影响，可能存在难到达区域等缺点。为此，能够随着被测构件表面变形的柔性平面涡流传感器应用而生。由于金属构件中裂纹存在的方向是未知的，具有很高的随机性，因此，要求平面柔性涡流传感器对各个方向的裂纹的探测能力均等。涡流分布能否被各个方向裂纹有效扰动是解决上述问题的必要条件。现有技术CN110187004A提出了能够感应出涡流方向随着时间旋转的旋转场平面涡流传感器，其提出的对顶角双扇形拾取的差动平面涡流传感器，提高了裂纹缺陷的检测灵敏度，降低了裂纹及缺陷的漏检率。上述技术虽然能够产生让各个方向裂纹有效扰动的时变涡流场，但是，涡流扰动能够被感应线圈有效的拾取也是必要的，而现有技术CN110187004A提出的方案，当裂纹位于传感器中心最下方时，此时涡流扰动最强，但是由于差动和对称抵消的作用，使得在这种检测情况下，感应线圈无法有效地拾取涡流被裂纹的扰动。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种平面涡流传感器，用以解决现有技术中当裂纹位于传感器中心最下方时，此时涡流扰动最强，但是由于差动和对称抵消的作用，使得在这种检测情况下，感应线圈无法有效地拾取涡流被裂纹的扰动的技术问题。根据本专利技术的第一方面，提供一种平面涡流传感器，包括：激励线圈和检测线圈；所述激励线圈包括四根直线段，所述四根直线段分为两组，第一组、第二组内的两根直线段相互平行，距离相等；第一组的直线段与第二组的直线段相互垂直，呈对称分布；第一组的两条直线段布置于电路板自顶向下的第一层，第二组的直线段布置于电路板自顶向下的第二层；两组的四根直线段限定出封闭四边形区域；通过第二组的两条直线段的正弦交变电流的幅值、频率均与通过第一组的两条直线段的正弦交变电流相同，通过第二组的两条直线段的正弦交变电流与通过第一组的两条直线段的正弦交变电流的相位差为90°；所述检测线圈为一个矩形线圈，其形状、大小均与激励线圈的四根直线段限定出的封闭四边形区域重合；所述检测线圈布置于电路板的不同于第一组的两条直线段、第二组的两条直线段布置的层上，通过两个焊盘引出输出信号，将输出信号输入到后续的信号调理电路。进一步地，所述检测线圈为感应线圈。进一步地，电路板的层为柔性基底的层。进一步地，第一组的两条直线段与第二组的两条直线段相互绝缘。进一步地，所述电路板具有四层，各层之间相互平行，自上而下为第一至第四层，第一组的直线段设置于第一层，第二组的直线段设置于第二层；第一层还布置所有焊盘，第一组、第二组内的直线段和检测线圈均通过过孔与第一层电路板上的焊盘连接。进一步地，检测线圈布置于第三层，用于拾取感应电压信号，当试件中没有裂纹时，感应线圈输出电压信号为0，当有裂纹出现时，感应线圈输出非零电压信号。根据本专利技术的第二方面，提供一种涡流阵列传感器，包括若干如前所述的平面涡流传感器，由其特征在于：将平面涡流传感器的激励线圈的第一组、第二组内的直线段配置为相互配合的多对，第一组内的多对直线段间互相连接，第二组内的多对直线段间互相连接；对应于激励线圈第一组、第二组内的直线段组成的封装四边形，配置多个检测线圈；每个检测线圈都单独输出根据本专利技术的上述方案，利用裂纹对涡流的扰动改变磁场的现象来检测被测金属试件中的裂纹，传感器的结构呈井字形，两组激励现圈呈空间相交，两组激励线圈分别通入频率、振幅相同且相位差为90°的正弦激励信号，在被测试件中可以感生出大小基本不变的均匀旋转场，在感应线圈中会产生同激励电流方向相反的感应涡流。因此在检测时，任何角度的裂纹都会与感应涡流的方向垂直，有效提高了裂纹检测灵敏度。本专利技术提出的激励线圈呈井字形布置，感应线圈布置在激励线圈的正下方，可将其组成阵列形式以输出多个感应电压信号，进一步提升传感器的检测灵敏度，降低了漏检率。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术提供如下附图进行说明。在附图中：图1为本专利技术一个实施方式的单个井字形平面涡流传感器结构示意图；图2为本专利技术一个实施方式的两个井字形平面涡流器阵列传感器结构示意图；图3为本专利技术一个实施方式的多个井字形平面涡流阵列传感器结构示意图。具体实施方式首先结合图1说明本专利技术一个实施方式的井字形平面涡流传感器结构。如图1所示，所述井字形平面涡流传感器，是一种平面涡流传感器，包括：激励线圈和检测线圈；所述激励线圈包括四根直线段，所述四根直线段分为两组，第一组、第二组内的两根直线段相互平行，距离相等；第一组的直线段与第二组的直线段相互垂直，呈对称分布；第一组的两条直线段布置于电路板自顶向下的第一层，第二组的直线段布置于电路板自顶向下的第二层；两组的四根直线段限定出封闭四边形区域；通过第二组的两条直线段的正弦交变电流的幅值、频率均与通过第一组的两条直线段的正弦交变电流相同，通过第二组的两条直线段的正弦交变电流与通过第一组的两条直线段的正弦交变电流的相位差为90°；所述检测线圈为一个矩形线圈，其形状、大小均与激励线圈的四根直线段限定出的封闭四边形区域重合；所述检测线圈布置于电路板的不同于第一组的两条直线段、第二组的两条直线段布置的层上，通过两个焊盘引出输出信号，将输出信号输入到后续的信号调理电路。所述平面涡流传感器具有其所包括的四根直线段及所述四根直线段限定出的井字形区域，因此，该平面涡流传感器也称为井字形平面涡流传感器。本实施例中，检测线圈为感应线圈。进一步地，电路板的层为柔性基地的层；第一组的两条直线段与第二组的两条直线段相互绝缘。进一步地，本实施例采用四层电路板，各层之间相互平行，从上至下起，第一层布置所有焊盘及第一层激励线圈，激励线圈和检测线圈均通过过孔与第一层电路板上的焊盘连接；如图1所示的一种单个感应线圈的井字形平面涡流传感器，第一层布置激励线圈的两条导线，第二层布置激励线圈的两条导线，且两层的激励线圈面90°垂直布置，呈空间井字形结构；第三层布置检测线圈，其位于第一层和第二层交叉组成的井字形正下方；在第一层和第二层布置的激励线圈中通入振幅、频率相同，且相位相差90°的正弦交流信号以产生激励磁场，使被检测试件表面产生感应电流；布置在第三层的检测线圈用于拾取感应电压信号，当试件中没有裂纹时，感应线圈输出电压信号为0，当有裂纹出现时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面涡流传感器，其特征在于，包括：/n激励线圈和检测线圈；/n所述激励线圈包括四根直线段，所述四根直线段分为两组，第一组、第二组内的两根直线段相互平行，距离相等；第一组的直线段与第二组的直线段相互垂直，呈对称分布；第一组的两条直线段布置于电路板自顶向下的第一层，第二组的直线段布置于电路板自顶向下的第二层；两组的四根直线段限定出封闭四边形区域；/n通过第二组的两条直线段的正弦交变电流的幅值、频率均与通过第一组的两条直线段的正弦交变电流相同，通过第二组的两条直线段的正弦交变电流与通过第一组的两条直线段的正弦交变电流的相位差为90°；/n所述检测线圈为一个矩形线圈，其形状、大小均与激励线圈的四根直线段限定出的封闭四边形区域重合；所述检测线圈布置于电路板的不同于第一组的两条直线段、第二组的两条直线段布置的层上，通过两个焊盘引出输出信号，将输出信号输入到后续的信号调理电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种平面涡流传感器，其特征在于，包括：
激励线圈和检测线圈；
所述激励线圈包括四根直线段，所述四根直线段分为两组，第一组、第二组内的两根直线段相互平行，距离相等；第一组的直线段与第二组的直线段相互垂直，呈对称分布；第一组的两条直线段布置于电路板自顶向下的第一层，第二组的直线段布置于电路板自顶向下的第二层；两组的四根直线段限定出封闭四边形区域；
通过第二组的两条直线段的正弦交变电流的幅值、频率均与通过第一组的两条直线段的正弦交变电流相同，通过第二组的两条直线段的正弦交变电流与通过第一组的两条直线段的正弦交变电流的相位差为90°；
所述检测线圈为一个矩形线圈，其形状、大小均与激励线圈的四根直线段限定出的封闭四边形区域重合；所述检测线圈布置于电路板的不同于第一组的两条直线段、第二组的两条直线段布置的层上，通过两个焊盘引出输出信号，将输出信号输入到后续的信号调理电路。


2.如权利要求1所述的平面涡流传感器，其特征在于，所述检测线圈为感应线圈。


3.如权利要求1所述的平面涡流传感器，其特征在于，电路板的层...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国龙，王守瑞，王慷，靳伍银，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62