[發明專利]基于非晶合金的電磁檢測傳感器

無效

• 申請號: 201010572832.2
• 申請日: 2010-12-04
• 公開（公告）號: CN102087245A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 楊琳瑜;于潤橋;黃昌光
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及一種電磁檢測傳感器，尤其涉及一種基于非晶合金的電磁檢測傳感器。

背景技術

渦流檢測是建立在電磁感應原理基礎上的一種無損檢測方法，它利用在交變磁場作用下不同材料會產生不同振幅和相位的渦流來檢測材料物理性能、缺陷和結構情況的差異。

電磁檢測傳感器是檢測設備的關鍵部件。我國雖有不少單位研制了多種新式傳感器，但品種仍不夠多，有必要加緊研制適用于各種場合的高性能新式傳感器。

電磁檢測傳感器由敏感元件（檢測探頭）和測量電路組成。

通過研制特殊結構探頭提高渦流檢測的滲透深度和靈敏度成為近年來國內外無損檢測領域的研究重點之一。由于線圈的磁場分布直接影響傳感器的性能，而線圈磁場分布又與探頭結構及其幾何參數緊密相關。感應線圈中插入磁芯可以限定磁場范圍、增大繞組間的電磁耦合，因此具有增強線圈電感，減少線圈的分布電容，因此有提高檢測靈敏度的作用。

在渦流檢測中，不僅缺陷長度和高度與阻抗信號幅值有一一對應的關系，而且存在相位滯后效應，即離表面不同深度的渦流滯后于表面渦流的相位且深度與信號相位存在一定的關系，利用該效應的相位分析，能夠判別出缺陷深度并區分缺陷信號與其它無關的干擾信號。基于當前的研究成果，電磁檢測線圈阻抗信號的二維分析能夠提供關于缺陷的更為豐富的信息，從而能夠極大地提高缺陷檢測的準確率和降低漏警率，所以對檢測線圈阻抗的相位和幅值信息的可靠提取是渦流檢測的關鍵技術之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于非晶合金的電磁檢測傳感器，采用非晶合金磁芯探頭，提高檢測靈敏度；應用鑒相技術實現阻抗信號的二維分離，能夠實現提離等干擾信號和缺陷信號的有效分離，實現缺陷的定位和定性檢測。

本發明是這樣來實現的，它包括檢測探頭、檢測信號二維分解變換器、信號采集和調理電路，其特征是檢測探頭連接檢測信號二維分解變換器，檢測信號二維分解變換器連接信號采集和調理電路，所述檢測探頭由外至內依次為外殼體、磁屏蔽層和線圈外層骨架，線圈外層骨架內部分別在兩正交位置分別布置電磁檢測線圈A、B、C和D，電磁檢測線圈A、C漆包線繞行方向一致，電磁檢測線圈B、D漆包線繞行方向與A、B相反，電磁檢測線圈A、B串聯成一組，電磁檢測線圈C、D串聯成一組，磁芯采用高透磁率、低鐵耗大仰角、高飽和磁通密度、高磁通密度等特殊性能的鐵基非晶合金材料FeCuNbSiB；所述檢測信號二維分解變換器由信號發生器芯片產生可變頻率正弦波信號Us做為探頭激勵信號，經限流電阻R_b連接到探頭線圈Zx，在Zx中產生激勵電流，從而在被測導體中激發渦流，進行檢測時，導體材質及缺陷變化將引起探頭阻抗的改變，檢測線圈輸出電壓U₁經R₁、R₂及運算放大器構成的比例放大器放大后，分別送入兩鑒相器的一個輸入端，鑒相器ⅰ的另一輸入端連接激勵信號Us，鑒相器ⅱ的另一輸入端連接經1/2π移相器移相的????????????????????????????????????????????????，兩鑒相器輸出的信號即為分解后的二維阻抗信號U_1r和U_1i，此兩信號分別經差動放大后輸出。

所述電磁檢測線圈由非晶合金磁芯、漆包線繞制的檢測線圈和內磁屏蔽層組成，內磁屏蔽層、漆包線繞制的檢測線圈和非晶合金磁芯依次由外至內依次連接。

本發明的優點是：通過基于鑒相原理的阻抗二維分解方法，將缺陷信息與提離等干擾信息加以區分，實現金屬材料表面缺陷快速、準確地定量化檢測和識別。

附圖說明

圖1為本發明檢測探頭的結構示意圖。

圖2為本發明檢測信號二維分解變換器的原理圖。

圖3為本發明試塊的結構示意圖。

圖4為本發明試塊檢測結果波形圖。

圖5為本發明數據處理后歸一化阻抗圖。

圖6為本發明原理方框圖。

在圖中，1、磁屏蔽層?2、線圈外層骨架?3、外殼體?4、內磁屏蔽層?5、非晶合金磁芯?6、漆包線繞制的檢測線圈?7、檢測探頭?8、檢測信號二維分解變換器?9、信號集和調理電路?10、試塊。

具體實施方式