[實用新型]基于多層組合式激勵線圈的脈沖渦流檢測系統

有效

• 申請號: 201520409379.1
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN204882460U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 王俊;周德強;潘萌;趙健;杜陽
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：本實驗新型通過對常規激勵線圈探頭進行了改進，并在脈沖渦流檢測系統中實現了采集信號方式的多樣化，該實用新型涉及了無損檢測及測試技術領域。

背景技術：無損檢測技術(NDT)是在不損傷被檢測對象的條件下，利用材料內部結構異常或缺陷存在所引起的對熱、聲、光、電、磁等反應的變化，來探測各種工程材料、零部件、結構件等內部和表面缺陷，并對缺陷的類型、性質、數量、形狀、形狀、位置、尺寸、分布及其變化做出判斷和評價。無損檢測技術主要包含了射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測這五種檢測方法，而脈沖渦流檢測技術作為無損檢測中渦流檢測中的一個分支，具有其特有的優勢，主要包含了無需耦合劑、頻譜豐富、響應速度快、滲透深度強等優點。在脈沖渦流技術的發展過程中，其探頭、傳感器、信號處理技術和采集方式在進行著不斷的變革和改進。其中探頭作為檢測系統的觸發端，其繞制精度和結構對檢測效果的影響至關重要，因此，有必要設計足夠精度的探頭來進行檢測。

發明內容：本實用新型主要是針對常規所繞制檢測探頭精度不足和結構單一的問題，設計了單層式線圈和把單層線圈進行組合的多層式線圈。該組合式多層線圈不僅能解決常規探頭繞制精度的問題而且實現了可自由配置線圈層數和避免了線材浪費的優點。

一種基于多層組合式激勵線圈的脈沖渦流無損檢測系統，其特征在于：

包括了線圈進線孔(1、2)和(4)、出線孔(3)、線圈筒(5、6、7)、試件(8)、缺陷(9)、多層激勵線圈(10)以及霍爾傳感器(11)；

導線從進線孔(1)進線后再經過進線孔(2)來固定導線，在線圈筒(5)繞制多匝線圈后從出線孔(3)出線，從出線孔(3)出去的線進入到線圈筒(6)的進行孔(4)，這樣就完成了一個繞線循環，依次將線圈筒(7)嵌套入線圈筒(6)，線圈筒(6)嵌套入線圈筒(5)，這樣就構成了多層激勵線圈(10)，多層激勵線圈(10)處于試件(8)上的缺陷(9)的正上方，霍爾傳感器(11)置于多層激勵線圈(10)內部。

本發明的主要技術特點有：

(1)本發明的每個線圈只繞制一層，每匝線圈緊密排布。

(2)每個單層線圈筒上下兩端有圓形擋圈，分別有兩個進線孔和一個出線孔。(3)兩個進線孔沿圓周方向布置且中心間距為5mm，從出線孔的線從筒內側進出。

(4)采用了一種多層嵌套式的線圈進行激勵的方法，可自由選擇激勵線圈的層數，豐富的對試件的檢測方法。

(5)相比傳統的圓柱型線圈，多層組合式線圈具有更高的精度，從而使得線圈的形狀更加接近于圓柱形。

附圖說明：

圖1為多層組合式線圈結構原理圖

圖2為脈沖渦流檢測系統流程圖

圖3為信號發生電路圖

圖4為功率放大電路圖

圖5為信號調理電路圖

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行進一步說明。

首先進行激勵線圈的繞制，制作帶有擋圈的不同內徑的線圈筒，對線圈筒進行打孔的工作，在一個筒上分別打兩個進線孔和一個出線孔，繞制不同內徑的單層式線圈。如圖1所示的多層組合式激勵線圈原理圖，從進線孔1和2進線，線圈緊密排布，從出線孔3出線到筒內部，把從出線孔3的線與進線孔4的線相連，把筒6嵌套入筒5，把筒6出線孔的線與筒7進線孔的線相連，把筒7套入筒6中，各個筒之間緊密配合，形成多層組合式線圈。搭建如圖2所示的實驗平臺，調節直流電源的電壓輸入到方波發生電路，產生頻率可調的方波，通過功率放大器把微弱的脈沖信號進行放大，放大后的信號經過繞制的多層激勵線圈10，激勵線圈10本身會產生一次磁場；當一次磁場進入試件8時，試件8內部渦流產生的二次磁場和一次磁場發生耦合，當遇到缺陷9時，渦流密度和分布發生改變，導致耦合的磁場發生變化，通過霍爾傳感器11來檢測到這種變化量。霍爾傳感器11獲取的信號經過低通濾波器和信號調理電路的處理，由示波器顯示檢測信號的波形，另一方面檢測信號經過數據采集卡進入到計算機進行進一步的處理和分析工作。

信號從產生到調理的具體過程為：

首先是信號的發生部分，本系統擬采用如圖3所示的At89s51單片機為主要芯片組成頻率可調的信號發生模塊，該單片機具有集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一系列優點，實驗時可以通過改變單片機的程序，改變方波的頻率。信號發生后還比較微弱，選用了LM1875功率放大器對信號進行放大，其具有高增益、輸出電壓范圍寬、寬帶寬、高轉換速率和過載、高溫、飽和保護等優點，如圖4所示。其中R4用于調節放大器的放大倍數，R1、R2、C1組成高通濾波電路，對發出的激勵信號進行濾波，濾除信號中的直流部分?；魻杺鞲衅鳙@取的信號需要應該放大方可進行分析與研究，本系統選用的是AD620儀用放大器作為核心運算放大芯片，AD620是一款低功耗高精度的通用儀表放大器，其具有放大范圍大、高共模抑制比和使用方便等優點，電容C12和電阻R14、R15組成的高通濾波電路主要是用來濾除信號中的直流分量。滑動變阻器R12是用來設置放大器增益。