一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器制造技术

本发明专利技术提供一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器，首先，在传感层背面粘接高磁导率磁性薄膜，可以大大提高该传感器的检测灵敏度；其次，相对原来的单匝线圈设计方案，本发明专利技术采用多匝线圈的检测线圈设计，能够进一步提高输出信号的强度；再者，本发明专利技术采用差动测量的方案设计，使得信号拾取线圈的左半线圈与右半线圈的感应磁场方向相反，可以有效的降低提离噪声提高测试系统的动态范围，还可以抑制差模干扰。干扰。干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器


[0001]本专利技术属于智能制造
，尤其涉及一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器。

技术介绍

[0002]目前，由于功能需求，机械构件越来越多的呈现出更加复杂的形貌。但是，由于这些构件通常在重载、高腐蚀、高辐射、高热疲劳等极端环境中服役，所以这类构件失效的可能性很大。对该类构件中的缺陷的在其生命周期各个环节健康状态的评估是必不可少的。
[0003]针对上述问题，专家学者们提出柔性涡流传感器通过可变性以与复杂曲面金属构件耦合(VERNON S,LIU J M.Flexible Eddy Current Probes[M].Springer US,1993.)。但是，这类涡流传感器将传感器的维度从立体的3维降低到平面的2维，因此，其激励元件的线圈匝数较少，使得相同激励电流向被测构件注入的磁场极其微弱，进而导致该类传感器的灵敏度比较低；另一方面，由于大多数平面涡流传感器激励线圈采用传统的直线、圆形、矩形等元素设计，这类激励线圈在被测构件中感应出涡流分布方向比较单一，对平行与涡流方向裂纹的探测灵敏度大幅降低，甚至降低50％。
[0004]分形涡流传感器能够解决涡流传感器对特定方向裂纹漏检率高的问题，然而，现有的分形涡流传感器虽然解决了传感器对各特殊方向裂纹漏检率高的问题，但还是一种柔性平面涡流传感器，由于其线圈匝数较少，依然具有对微裂纹的检测灵敏度低，输出信号信噪比低的问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器，能够大大提高柔性分形涡流传感器的检测灵敏度。
[0006]一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器，从上至下依次为磁性薄膜、传感层、耐磨层以及支撑层；
[0007]所述传感层由激励线圈以及布置于激励线圈下方的信号拾取线圈组成，其中，所述激励线圈的形状为轴对称的环状分形曲线，且对称轴处设有一个激励信号输入端子和一个激励信号输出端子；所述信号拾取线圈与激励线圈的形状相同，同时，将信号拾取线圈中相互对称的两个部分分别记为左半线圈与右半线圈，其中，左半线圈内部按照自身外层线圈绕制有多匝线圈，右半线圈内部按照自身外层线圈绕制有多匝线圈，且两个半线圈相互串联，并分别设有一个感应信号输出端子；同时，左半线圈与右半线圈的感应电压方向相反。
[0008]进一步地，所述环状分形曲线由相互对称且相互串联的左半环和右半环构成，且左半环和右半环均由五个分形单元依次串联得到，每个分形单元对应的弧度角均为36
°
，同时，每个分形单元依次由首部弧段、五个相同的中间弧段以及一个尾部弧段串联而成，且首部弧段和尾部弧段对应的弧度角相同，并均小于中间弧段对应的弧度角。
[0009]进一步地，所述环状分形曲线由相互对称且相互串联的左半环和右半环构成，且左半环和右半环均由三个分形单元依次串联得到，每个分形单元对应的弧度角均为60
°
，同时，每个分形单元依次由首部弧组、三个相同的中间弧组以及尾部弧组串联而成，其中，首部弧组和尾部弧组的结构相同，均由前弧段、中弧段以及后弧段依次串联得到，中间弧组由前弧段、三个中弧段以及后弧段依次串联得到，且前弧段和后弧段对应的弧度角相同，并均小于中弧段对应的弧度角。
[0010]进一步地，左半线圈内部按照自身外层线圈以由外及内的顺序绕制有多匝线圈，右半线圈内部按照自身外层线圈以由外及内的顺序绕制有多匝线圈，且两个半线圈的绕制终点相互串联。
[0011]进一步地，所述环状分形曲线由相互对称且相互串联的左半环和右半环构成，且左半环和右半环均由三个分形单元依次串联得到，每个分形单元对应的弧度角均为60
°
，同时，每个分形单元依次由八个分形线段串联得到，其中，每个分形线段均由第一线段～第四线段串联得到，且第一线段与第四线段位于同一直线，第二线段与第三线段的夹角为60
°
，第一分形线段与第四分形线段位于同一直线，第二分形线段与第三分形线段的夹角为60
°
，第五分形线段与第八分形线段位于同一直线，第六分形线段与第七分形线段的夹角为60
°
。
[0012]进一步地，左半线圈内部按照自身外层线圈以从内到外的顺序绕制有多匝线圈，右半线圈内部按照自身外层线圈以从内到外的顺序绕制有多匝线圈，且两个半线圈的绕制终点相互串联。
[0013]进一步地，所述磁性薄膜的形状为大于激励线圈的圆形。
[0014]进一步地，所述磁性薄膜的外包络为大于激励线圈的圆形，内包络与激励线圈的外包络相同。
[0015]进一步地，所述磁性薄膜的形状与激励线圈的外包络相同。
[0016]有益效果：
[0017]本专利技术提供一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器，首先，在传感层背面粘接高磁导率磁性薄膜，可以大大提高该传感器的检测灵敏度；其次，相对原来的单匝线圈设计方案，本专利技术采用多匝线圈的检测线圈设计，能够进一步提高输出信号的强度；再者，本专利技术采用差动测量的方案设计，使得信号拾取线圈的左半线圈与右半线圈的感应磁场方向相反，可以有效的降低提离噪声提高测试系统的动态范围，还可以抑制差模干扰。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的柔性分形涡流传感器结构示意图；
[0019]图2为本专利技术提供的第一种线圈组合方案示意图；
[0020]图3为本专利技术提供的第二种线圈组合方案示意图；
[0021]图4为本专利技术提供的第三种线圈组合方案示意图；
[0022]图5为本专利技术提供的磁性薄膜形状示意图；
[0023]图6为涡流检测装置原理图。
具体实施方式
[0024]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的
附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0025]本专利技术的柔性分形涡流传感器属于机械产品智能运维系统前端故障信息获取装置，且结构如图1所示，从上至下依次为磁性薄膜、传感层耐磨层、以及支撑层，每层之间通过胶水粘接在一起。所述传感层由激励线圈以及布置于激励线圈内部的信号拾取线圈组成，其中，所述激励线圈的形状为轴对称的环状分形曲线，且对称轴处设有一个激励信号输入端子和一个激励信号输出端子；所述信号拾取线圈的外包络与激励线圈的形状相同，同时，将信号拾取线圈中相互对称的两个部分分别记为左半线圈与右半线圈，其中，左半线圈内部按照自身外层线圈绕制有多匝线圈，右半线圈内部按照自身外层线圈绕制有多匝线圈，且两个半线圈相互串联，并分别设有一个感应信号输出端子；同时，左半线圈与右半线圈的感应磁场方向相反。
[0026]也就是说，传感器的传感层是在柔性基底上制作的激励线圈和信号拾取线圈，分别制作在柔性基底的不同层，然后引出接线端子。传感器的激励线圈是环状分形曲线构成，其激励线圈和信号拾取线圈的组合可以为图2～图4所示。
[0027]如图2所示，所述环状分形曲线由相互对称且相互串联的左本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器，其特征在于，从上至下依次为磁性薄膜、传感层、耐磨层以及支撑层；所述传感层由激励线圈以及布置于激励线圈下方的信号拾取线圈组成，其中，所述激励线圈的形状为轴对称的环状分形曲线，且对称轴处设有一个激励信号输入端子和一个激励信号输出端子；所述信号拾取线圈与激励线圈的形状相同，同时，将信号拾取线圈中相互对称的两个部分分别记为左半线圈与右半线圈，其中，左半线圈内部按照自身外层线圈绕制有多匝线圈，右半线圈内部按照自身外层线圈绕制有多匝线圈，且两个半线圈相互串联，并分别设有一个感应信号输出端子；同时，左半线圈与右半线圈的感应电压方向相反。2.如权利要求1所述的一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器，其特征在于，所述环状分形曲线由相互对称且相互串联的左半环和右半环构成，且左半环和右半环均由五个分形单元依次串联得到，每个分形单元对应的弧度角均为36
°
，同时，每个分形单元依次由首部弧段、五个相同的中间弧段以及一个尾部弧段串联而成，且首部弧段和尾部弧段对应的弧度角相同，并均小于中间弧段对应的弧度角。3.如权利要求1所述的一种覆盖高磁导率膜的柔性分形涡流传感器，其特征在于，所述环状分形曲线由相互对称且相互串联的左半环和右半环构成，且左半环和右半环均由三个分形单元依次串联得到，每个分形单元对应的弧度角均为60
°
，同时，每个分形单元依次由首部弧组、三个相同的中间弧组以及尾部弧组串联而成，其中，首部弧组和尾部弧组的结构相同，均由前弧段、中弧段以及后弧段依次串联得到，中间弧组由前弧段、三个中弧段以及后弧段依次串联得到，且前弧段和后弧段对应的弧度角相同，并均小于中弧段对应的弧度角。4.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国龙，魏吉，高伟，万浩，陆仓，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：