[發明專利]渦流探測器

有效

• 申請號: 201210035773.4
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102680567A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: B·勒帕格
• 申請（專利權）人: 奧林巴斯NDT公司
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及使用渦流測試(ECT)的無損對象測試和檢驗系統(NDT/NDI)，尤其涉及蝕刻在印刷電路板(PCB)上的渦流(EC)探測器，屏蔽該渦流探測器以將所生成的場集中至測試位置。

背景技術

在NDT/NDI應用中，通常使用ECT檢驗來檢測由導電材料制成的諸如鋼棒、鋼筒和鋼管等的制造組件的表面上的缺陷。通常使用ECT來檢驗用于汽車、航空和能源工業的組件。近年來，已經設計出適于不同應用的具有不同結構和模式的ECT傳感器。

迄今為止提供了用于檢測被測零件中的裂紋和/或其它缺陷的各種ECT系統。一般地，這種系統包括諸如連接到交流(AC)源以在零件中生成渦流的線圈的場產生部件和用于感測由渦流產生的場的感測部件。感測部件可以是單獨的線圈、霍爾探測器或任意其它場響應裝置，或者作為場產生部件的線圈也可以用于通過測量其有效阻抗來感測EC感應場。

進行ECT檢驗的一個挑戰是如何在材料內的感興趣區域中獲得足夠的渦流場強度。另一挑戰是如何使得場遠離測試組件的非相關特征。由非相關特征引起的阻抗變化可使信號的解譯復雜化。有時利用探測器屏蔽和裝載來限制傳播從而集中線圈的磁場。當然，如果磁場集中在線圈附近，則渦流也將集中在該區域。

最普遍的，使用磁屏蔽或渦流屏蔽來屏蔽渦流探測器。被磁屏蔽的探測器的線圈由鐵氧體環或具有高磁導率和低電導率的其它材料的環所包圍。鐵氧體產生了低磁阻的區域，并且探測器的磁場集中在該區域中，而不超出該屏蔽傳播。這使得磁場集中在線圈周圍的緊密區域中。

渦流屏蔽使用高導電性但非磁性的材料(通常為銅)的環來包圍線圈。線圈的磁場中徑直穿過屏蔽的部分將在屏蔽材料中生成渦流，而在屏蔽區域以外的非相關特征中不生成渦流。用于驅動探測器的電流的頻率越高，屏蔽將由于屏蔽材料的集膚效應(skin?effect)而越有效。

盡管上述屏蔽方法對于傳統的渦流線圈來說是合適的解決方案，但上述屏蔽方法不適用于構建在印刷電路板上的線圈。在這種情況下，磁屏蔽件與制造過程不兼容。對于導電屏蔽件，其有效性將與測試頻率有很大關系，因為印刷電路板上的銅層一般非常薄(針對具有精細蝕刻的線路的柔性印刷電路板，一般大約為18微米厚)。考慮到渦流的穿透深度，這種薄的屏蔽件將使探測器的使用限制為諸如10MHz以上的非常高的頻率。

傳統的屏蔽件的另一限制是不能在同一物理位置上疊置屏蔽線圈，由此限制了可用的線圈結構。即使將傳統的屏蔽件制作得非常薄，也不可能成功地堆疊屏蔽件，因為第一線圈的屏蔽件將與疊置的第二屏蔽線圈相互作用而使得這些線圈不能正常工作。

傳統的屏蔽件的又一限制是，在諸如遠場(RFT)或磁通泄露(MFL)測試方法所需的直流(DC)或非常低的頻率下不能正常工作。

發明內容

因此，本發明的目標是提供一種用于限制由蝕刻在印刷電路板上的渦流線圈生成的磁場的傳播的方法。

本發明的另一目標是提供在寬的頻率范圍上的屏蔽性能。

本發明的又一目標是完全集成在PCB本身中從而不影響探測器的成本和靈活性的解決方案。

本發明的又一目標是適用于諸如完全式發送-接收結構的多渦流線圈結構的解決方案。

本發明的又一目標是適于在應用解決方案的線圈的外部和/或內部提供屏蔽的解決方案。

本發明的又一目標是使得可以在同一物理位置上疊置若干層屏蔽線圈的解決方案。

在EC探測器的PCB實施中實現本發明的上述和其它目標，即在不使用鐵磁材料或厚導電材料層的情況下抑制渦流測試(ECT)線圈在線圈半徑內部和/或外部的相互作用。本發明使得可以屏蔽蝕刻在印刷電路板上的線圈并在寬的頻率范圍上操作所述線圈。

根據本發明的一個優選實施例，通過為形成在PCB上的EC探測器的測試線圈設置另外的有源屏蔽線圈來實現這些目標。將有源屏蔽線圈所生成的場強量值(field?magnitude)設置為使得由測試線圈所生成的場在位于期望測試線圈感測區域之外的場無效線上被無效。通過注入與測試線圈電流頻率相同但相位相反的電流來實現場無效。這可以通過使單個線圈具有初始繞組和另一繞組來實現，其中，初始繞組用于形成測試線圈，另一繞組與剩余的繞組串聯連接但卷繞方向相反，從而相反方向的線圈產生了無效場。