[發(fā)明專利]一種可重配置模塊式電磁陣列傳感器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410209266.7
• 申請(qǐng)日: 2014-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN103954683A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衛(wèi)民;楊秀江;曾衛(wèi)琴;王書浩;陳國龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/82
• 分類號(hào): G01N27/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆陔姶艧o損檢測(cè)技術(shù)，涉及一種可重配置模塊式電磁陣列傳感器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目的在于為鐵磁性材料試件的缺陷檢測(cè)提供一種高效的、便于檢查和更換的、可以重新配置的、模塊化結(jié)構(gòu)電磁陣列傳感器，希望為實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作，提供一種高效便捷的陣列式電磁檢測(cè)硬件方案。

背景技術(shù)

金屬構(gòu)件，由于長期在動(dòng)載荷下使用，往往因疲勞導(dǎo)致失效和破壞，產(chǎn)生安全事故。因此開展對(duì)金屬構(gòu)件損傷的檢測(cè)評(píng)估，一直是十分重要的課題。在眾多無損檢測(cè)技術(shù)中，基于電磁感應(yīng)原理的電磁無損檢測(cè)技術(shù)，屬于十分重要的分支，在實(shí)際工程領(lǐng)域發(fā)揮著極為重要的作用。

現(xiàn)有的電磁無損檢測(cè)方法，多采用單傳感器檢測(cè)，一般用在受檢面較小或效率要求不高的場(chǎng)合，難以滿足大面積試件快速掃查的檢測(cè)任務(wù)，且較易漏檢。近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電磁陣列式傳感器因其檢測(cè)效率高，信號(hào)豐富，便于成像顯示，受到廣泛重視。而采用AMR磁敏元件的陣列式檢測(cè)技術(shù)，由于性能穩(wěn)定、制作容易，而被廣泛采用。

本發(fā)明提出了一種可重配置模塊式電磁陣列傳感器，該陣列傳感器由4×4組結(jié)構(gòu)相同的檢測(cè)單元模塊組成，每個(gè)單元模塊上安裝一片單軸磁敏傳感器HMC1021，和一片雙軸磁敏傳感器HMC1022，可同時(shí)拾取X、Y、Z三個(gè)方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度分量。檢測(cè)單元模塊通過安裝槽固定在匣體上，組成傳感器陣列。由于傳感器陣列以標(biāo)準(zhǔn)模塊方式構(gòu)成，因此傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，可方便快速地進(jìn)行更換；也可根據(jù)檢測(cè)需求，組成不同數(shù)目的檢測(cè)陣列，進(jìn)行工作。

本發(fā)明的目的在于為電磁陣列傳感器研究，提供一種模塊式的、可以根據(jù)需要快速更換和重新組合的陣列傳感器結(jié)構(gòu)方式，可以為金屬材料缺陷多維磁信號(hào)檢測(cè)，提供一種新型的便捷實(shí)用的檢測(cè)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本方法的實(shí)施由下列裝置完成：各向異性磁阻(AMR)傳感器HMC1021和HMC1022，傳感器單元模塊，單元模塊安裝匣體，信號(hào)輸入輸出端口，陣列信號(hào)采集與處理系統(tǒng)等組成。

傳感器單元模塊設(shè)計(jì)成方柱形結(jié)構(gòu)，用有機(jī)玻璃或尼龍等非磁性材料制成，以避免雜散磁場(chǎng)對(duì)磁敏元件的干擾。如圖1所示，模塊底部安裝兩片磁敏電阻HMC1021和HMC1022芯片1和2，可同時(shí)拾取X、Y、Z三個(gè)方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度分量；3為傳感器單元方形柱結(jié)構(gòu)基體，模塊側(cè)面開有環(huán)狀定位槽4，在匣體上安裝簡便；信號(hào)線從單元上端芯部圓形孔5引出，以節(jié)省空間，實(shí)現(xiàn)有序引線。安裝匣體由厚度為5mm的金屬板6、7、8組合而成，其中6為匣體底板，開有固定槽以安裝陣列傳感器單元模塊，7、8為兩個(gè)側(cè)面板，開有安裝孔以固定陣列傳感器輸入輸出端口。總共可以安裝4×4組檢測(cè)單元陣列，也可根據(jù)檢測(cè)需要調(diào)整檢測(cè)單元數(shù)目，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)硬件的重新配置。工作時(shí)兩片磁敏電阻通過一個(gè)脈沖消磁電路激發(fā)初始工作狀態(tài)，48路輸出信號(hào)由多路信號(hào)采集卡完成采樣，后續(xù)信號(hào)采樣和處理由標(biāo)準(zhǔn)硬件配置完成，此處不贅述。

工作時(shí)將陣列傳感器匣體安裝在數(shù)控掃查架上，實(shí)現(xiàn)試件二維平面掃查工作。

有益效果：

本發(fā)明提出了一種模塊式電磁陣列傳感器結(jié)構(gòu)方案，陣列傳感器由結(jié)構(gòu)相同的標(biāo)準(zhǔn)模塊組成，可以實(shí)現(xiàn)快速更換和維修，也可以根據(jù)檢測(cè)需要，進(jìn)行探頭數(shù)量和位置的重新調(diào)整和重新配置。陣列傳感器配置有單軸和兩軸AMR磁敏芯片，可實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三維磁信號(hào)采集，采集信號(hào)數(shù)量較多，信息豐富。

本專利為電磁陣列傳感器研究，提供了一種新型結(jié)構(gòu)方案。

附圖說明

圖1為陣列傳感器單元模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1-單軸AMR磁敏電阻元件HMC1021，2-雙軸AMR磁敏電阻元件HMC1021，3-檢測(cè)單元模塊基體；4-模塊基體安裝槽；5-信號(hào)線引出孔。

圖2為陣列傳感器安裝匣體：

圖中，1-匣體基板；2-匣體安裝板；3-陣列傳感器檢測(cè)元件；4-信號(hào)輸入輸出安裝孔。

圖3為陣列傳感器系統(tǒng)實(shí)物圖。

圖4為陣列傳感器在掃查架上的安裝實(shí)物圖。

圖5為AMR磁敏芯片脈沖消磁電路。

圖6為預(yù)制微裂紋的16Mn平板試件。

圖7為寬度0.1mm裂紋的陣列傳感器Y分量成像圖。

圖8為寬度0.1mm裂紋的陣列傳感器Z分量成像圖。

圖9為寬度0.1mm裂紋的陣列傳感器Y分量亞表面成像圖。

圖10為寬度0.1mm裂紋的陣列傳感器Z分量亞表面成像圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。