[發明專利]用于高溫、窄縫條件下金屬間隙、缺陷檢測的渦流傳感器

無效

• 申請號: 200910033649.2
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN101929833A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 鄭曉虎;劉遠偉
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G01B7/14
• 分類號: G01B7/14;G01N27/90;G01H11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明的渦流傳感器，屬于檢測技術領域。

背景技術

渦流傳感器，是一種利用電渦流原理以金屬材料作為檢測對象進行金屬間隙、缺陷、振動頻率等參數的檢測裝置。該裝置具有檢測精度高、元件簡單易用，且不破壞檢測對象的功能、表面質量等特點，在航空、儀器儀表、機械制造等行業有重要的應用價值。

傳統的電渦流傳感器一般采用在單層線圈中通入激勵信號，產生交變磁場使線圈阻抗發生變化，當阻抗為線圈到金屬測量目標之間的距離的單值函數時，便可將位移量轉化成電量實現間隙測量。當金屬表面存在缺陷時線圈阻抗大小也受影響，因此同樣可以實現金屬缺陷的檢測。采用單層線圈時由于磁阻高，為了達到某一自感量，需要的線圈匝數多，厚度較大，并且線圈分布電容大，要求輸入信號頻率較高，容易受到干擾。

對于常用的電渦流傳感器，線圈一般采用漆包線繞制成螺旋狀，由于銅線直徑大、匝數多，傳感器測頭直徑與厚度均超過6-10毫米，對于一些特殊情況下的檢測，如窄縫(小于5毫米)、高溫(300℃以上)條件下，由于測頭尺寸大，難以達到檢測位置；另外在高溫下銅線絕緣層失效造成電氣導通及線圈氧化，使測量結果失真、甚至不能測量。具體如航空發動機葉片檢測、螺栓榫頭、磁懸浮軸承間隙控制等場合，由于工作間隙小、條件惡劣、測量速度要求高，難以采用激光、三坐標測量儀等設備進行檢測。為了克服以上問題，有必要提出新的渦流檢測方案，以實現窄縫、高溫等條件下的檢測。

發明內容

本發明針對常用電渦流傳感器測頭尺寸大，檢測線圈高溫下易失效、難以實現窄縫、高溫條件下的檢測要求，提出一種可以在窄縫、高溫條件下實現金屬間隙、缺陷檢測的電渦流傳感器，其工作原理是利用通電平面線圈的互感實現。為保證測頭的厚度、直徑小于2-4毫米，微平面線圈為螺旋結構，采用UV-LIGA(紫外光刻電鑄)技術制作，線圈線距小于30-50微米、線寬小于60-80微米、線圈厚度小于100微米。材質為電鑄鎳，可以承受600℃以上的高溫。為提高線圈能量傳遞效率，采用電鑄制造工藝制作了鎳鐵合金鐵芯，鐵芯中間有圓柱突起，側邊上均布著4個缺口作為引線。將兩層微平面線圈與磁芯相疊加。兩層微平面線圈分別作為驅動線圈與敏感線圈。其特征包括：

(1)、采用UV-LIGA(紫外光刻電鑄)技術制作了微米尺度平面線圈；

(2)、采用電鑄制造工藝制作了鎳鐵合金鐵芯；

(3)、提出了兩層微平面線圈與磁芯相疊加的電渦流傳感器結構。

兩層分別為驅動線圈與敏感線圈，兩者之間采用絕緣材料實現電氣隔斷。每個線圈兩端有引線引出，分別用來輸入激勵信號與檢測信號。

附圖說明

圖1是微平面線圈示意圖。

圖2是傳感器工作原理示意圖。

圖3是傳感器結構示意圖。

其中標號名稱：1、微平面線圈，2、驅動線圈，3、鐵芯，4、敏感線圈，5、測量目標，6、絕緣層7、磁鏈，8、渦電流

具體實施方式

圖1，為傳感器微平面線圈的結構。材料為鎳，采用紫外光刻電鑄技術制作。

圖2，為傳感器工作原理，驅動線圈2與敏感線圈4安裝在鐵芯3中，在線圈兩端輸入交流激勵信號，敏感線圈4中將產生感應電壓信號，當測量目標5與傳感器間隙變化或測量目標5表面存在缺陷時，敏感線圈4兩端的信號將發生變化。通過讀取敏感線圈4的輸出信號，可以確定測量目標5與傳感器的間隙大小或測量目標5表面缺陷信息。

本發明的具體實施步驟為：

1.首先制作出驅動線圈2與敏感線圈4，采用鍵合技術分別在線圈兩端進行引線供輸入激勵信號、輸出檢測信號使用，線圈、鐵芯尺寸可根據測量要求調節。

2.參考圖3，采用電鑄技術加工鎳鐵合金材質的鐵芯3，控制鐵成分在20％左右、鐵芯厚度小于1毫米。對的鐵芯3表面進行絕緣處理，把驅動線圈2裝配到鐵芯3中，再進行絕緣處理，將敏感線圈4裝入。安裝時注意將引線對準鐵芯3邊緣缺口。

3.將線圈、鐵芯3及線圈輸入輸出引線固定至合適位置即可。