一种圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，包括四层结构，顶层和底层均为激励线圈，中间两层为检测线圈阵列；激励线圈为通过上下交错的半圆形周期线圈走线形成的周期性的圆形闭环线圈；检测线圈阵列包括若干个检测线圈，检测线圈采用双层螺旋结构，上层检测线圈、下层检测线圈通过过孔导通，上层检测线圈、下层检测线圈的螺旋缠绕方向相反。本发明专利技术具有结构简单、制作方便、空间分辨率高、全覆盖（无扫描死角）、输出信号更强、微缺陷检测能力强、检测效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，包括四层结构，顶层和底层均为激励线圈，中间两层为检测线圈阵列；激励线圈为通过上下交错的半圆形周期线圈走线形成的周期性的圆形闭环线圈；检测线圈阵列包括若干个检测线圈，检测线圈采用双层螺旋结构，上层检测线圈、下层检测线圈通过过孔导通，上层检测线圈、下层检测线圈的螺旋缠绕方向相反。本专利技术具有结构简单、制作方便、空间分辨率高、全覆盖（无扫描死角）、输出信号更强、微缺陷检测能力强、检测效率高等优点。【专利说明】一种圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器
本专利技术主要涉及到无损检测
，特指一种基于电涡流原理的制作于柔性基底的阵列式电涡流传感器。
技术介绍
随着科学技术的发展，无损检测技术的应用范围不断拓展，既是现代工业技术的基础，还成为航空航天、国防军事领域中的关键技术，在机械、建筑、冶金、电力、石油、造船、汽车、宇航、核能、铁路等行业中被广泛应用。其中，“涡流无损检测技术”是建立在电磁感应原理基础上的一种无损检测方法，具有传感器响应速度快、灵敏度高、非接触、无需耦合介质等优点，是对装备关键部件微缺陷进行检测的有效方法之一。但是，传统的电涡流传感器普遍存在以下问题:①传感器的一致性差，检测信号易受提离等因素的影响，定量检测效果差；②检测效率与检测分辨力存在矛盾，难以实现快速检测；③只能检测已出现的缺陷，无法监测材料中的应力分布和疲劳损伤的发展过程对检测对象的适应性差,复杂结构受检件的误检率高。近年国内外对新型电涡流传感器开展了大量研究，旨在克服传统电涡流传感器检测效率低、检测速度慢、对检测对象适应性差、微缺陷定量检测效果差、渗透深度低等问题。其中，有从业者提出将平面型电涡流传感器阵列制作在柔性基底上，即柔性电涡流传感器阵列，这是一种发展势头好、有广阔应用前景的新型传感器。这类传感器均是采用微工艺技术制作于柔性基底上，能够适应复杂工件表面，有效抑制提离干扰，而且具有很高的阵列一致性，可测量受检材料的完全物理属性(包括电导率、磁导率、提离、膜厚、应力和疲劳腐蚀等)；同时，采用快速反演算法，使得检测速度大大提高，可以实现在线检测及实时成像。此类平面型电涡流传感器虽可有效改善传统电涡流传感器普遍存在的不足，但也存在以下不足:只能检测特定方向上的缺陷，检测效率较低，且检测单元之间存在缝隙，易发生漏检，且检测单元不仅尺寸小，采用单匝线圈作为检测单元，输出信号太微弱，不利于后端信号处理。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、制作方便、空间分辨率高、全覆盖(无扫描死角)、输出信号更强、微缺陷检测能力强、检测效率高的圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案:—种圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，包括四层结构，顶层和底层均为激励线圈，中间两层为检测线圈阵列；所述激励线圈为通过上下交错的半圆形周期线圈走线形成的周期性的圆形闭环线圈；所述检测线圈阵列包括若干个检测线圈，所述检测线圈采用双层螺旋结构，上层检测线圈、下层检测线圈通过过孔导通，所述上层检测线圈、下层检测线圈的螺旋缠绕方向相反。作为本专利技术的进一步改进:在所述检测线圈的两侧设置辅助线圈。作为本专利技术的进一步改进:每个所述检测线圈上设有检测线圈输出引线，若干个检测线圈输出引线汇集至一个检测线圈公共端后经输出电极输出。作为本专利技术的进一步改进:所述上层检测线圈与下层检测线圈的输出引线采用上下重合引线。作为本专利技术的进一步改进:所述检测线圈的外径小于激励线圈半径。作为本专利技术的进一步改进:所述激励线圈中每个闭合圆环中间对应一个检测线圈，所述激励线圈及检测线圈阵列均为双排交错排列。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:1.本专利技术的圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，采用柔性材料作为基底制作阵列式电涡流传感器，使得其对受检材料表面、特别是复杂表面的适应性大大提高，减小了提离影响；同时，采用圆形激励周期阵列结构，使得传感器可检测任意方向的缺陷，不需要不同方向多次扫描，有效提高检测效率。2.本专利技术的圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，检测单元为两排交错排列，进一步提高了传感器的空间分辨率，而且实现全覆盖，无死角扫描；其检测单元较小。3.本专利技术的圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，检测线圈呈双层多匝螺旋结构，使得传感器在提高空间分辨率的同时，增强了输出信号强度，从而提高微缺陷的定量检测能力。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的平面结构示意图。图2是图1中的局部放大示意图。图3是涡流无损检测技术的原理示意图。图4是本专利技术的截面结构示意图。图5是本专利技术中激励线圈的结构原理示意图。图6是本专利技术中单个检测线圈的结构原理示意图。图7是本专利技术在具体实施例中顶层的结构示意图。图8是本专利技术在具体实施例中底层的结构示意图。图9是本专利技术在具体实施例中第二层的结构示意图。图10是图9中的局部放大示意图。图11是本专利技术在具体实施例中第三层的局部截面示意图。图12是图11中的局部放大示意图。图例说明:1、被测金属材料；2、激励线圈；3、检测线圈；21、上层激励线圈；22、下层激励线圈；31、上层检测线圈；32、下层检测线圈；4、激励电极；5、输出电极；6、辅助线圈；7、检测线圈公共端；8、过孔；9、检测线圈输出引线；10、补强板；11、柔性基底；12、包封；13、单面覆铜板；14、热固胶膜。【具体实施方式】以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图2所示，电涡流检测的工作原理是检测激励线圈2磁场和感应涡流磁场之间的交互作用。当激励线圈2通入交流电流时，激励线圈2的周围就会产生交变磁场，此时位于激励线圈2下方的被测金属材料I的表面就会感应出电涡流，而此电涡流又会产生一个新的磁场，与原磁场在检测线圈3中形成叠加。根据法拉第电磁感应定律，检测线圈3中将会产生一个感应电动势:[【权利要求】1.一种圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，其特征在于，包括四层结构，顶层和底层均为激励线圈(2)，中间两层为检测线圈阵列；所述激励线圈(2)为通过上下交错的半圆形周期线圈走线形成的周期性的圆形闭环线圈，包括上层激励线圈(21)、下层激励线圈(22);所述检测线圈阵列包括若干个检测线圈(3)，所述检测线圈(3)采用双层螺旋结构，上层检测线圈(31)、下层检测线圈(32)通过过孔(8)导通，所述上层检测线圈(31)、下层检测线圈(32)的螺旋缠绕方向相反。2.根据权利要求1所述的圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，其特征在于，在所述检测线圈(3)的两侧设置辅助线圈(6)。3.根据权利要求1或2所述的圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，其特征在于，每个所述检测线圈(3)上设有检测线圈输出引线(9)，若干个检测线圈输出引线(9)汇集至一个检测线圈公共端(7)后经输出电极(5)输出。4.根据权利要求3所述的圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，其特征在于，所述上层检测线圈(31)与下层检测线圈(32)的检测线圈输出引线(9)采用上下重合引线。5.根据权利要求1或2所述的圆形周期结构的柔性阵列式电涡流传感器，其特征在于，所述检测线圈(3)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢瑞芳，陈棣湘，潘孟春，周卫红，唐莺，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：