[發明專利]一種基于磁通門磁強計的深層渦流檢測裝置及使用方法

在審

• 申請號: 201710441155.2
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107271542A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 劉政豪
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙)51239
• 代理人: 劉華平

技術領域

本發明屬于導體深層與拼接縫無損檢測技術領域，具體涉及一種基于磁通門磁強計的深層渦流檢測裝置及使用方法。

背景技術

渦流檢測是一種成熟的無損檢測方法，傳統的檢測探頭是感應線圈，但受限于趨膚效應，感應線圈的靈敏度隨著頻率降低而降低，感應線圈法只能檢測導體表面和近表面缺陷。新的渦流檢測手段，是將檢測探頭換成巨磁阻探頭、超導量子干涉器(SQUID)等新型磁強計，可以提高磁場靈敏度，尤其是低頻靈敏度，提高渦流檢測深度，然而使用磁通門磁強計作為探頭進行渦流檢測的相對較少，磁通門磁強計渦流檢測中對鋁板的檢測深度達到10mm以上的更少。

根據經典電磁理論，交變電磁場在導體內按照exp(-z/δ)指數規律衰減，其中z為深度，為穿透深度，ρ為電阻率，f為頻率，μ為材料磁導率，頻率越高，穿透深度越小，反之頻率越低穿透深度越大。對于鋁來說，7.2kHz電磁波的穿透深度為1mm，72Hz的穿透深度為10mm。在深層渦流檢測中，電磁波從激勵線圈產生，到達缺陷后，帶著缺陷信息反射回來，等效深度為實際深度的2倍，所以衰減得更厲害，因此需要更加靈敏的磁場測量工具。

而本發明采用了磁強計探測方向與主磁場方向相垂直的配置方法，并使用了微調螺桿來調節二者的垂直程度，提高了信噪比和檢測深度，目前在無磁屏蔽下的檢測深度達到12mm，是一種創新的渦流檢測裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于磁通門磁強計的深層渦流檢測裝置，主要解決現有技術中多層復合材料中存在層間間隙，或者不能使用超聲耦合劑等不利于超聲檢測的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于磁通門磁強計的深層渦流檢測裝置，包括龍門式測量架，設置在龍門式測量架橫梁中間位置的磁通門磁強計探頭，設置在龍門式測量架橫梁上的線圈架，安裝在線圈架底部且中心位置法線與磁通門磁強計探頭測量中心位置法線相重合的激勵線圈，設置在龍門式測量架橫梁上方用于調節線圈架位置的微調螺桿，設置在激勵線圈下方用于放置樣品的二維移動平臺，連接在二維移動平臺上的控制器，與控制器相連的計算機，連接激勵線圈并產生低頻渦流電磁場的信號發生器，設置在磁通門磁強計探頭一端的磁通門磁強計，以及同時與計算機、信號發生器、磁通門磁強計連接的鎖相放大器。

進一步地，所述二維移動平臺內設有兩個電機，二維移動平臺底部設有沿X軸的導軌，第一電機轉動，二維移動平臺沿X軸精確的移動，設置在X軸導軌上的平臺，平臺上設有沿Y軸移動的導軌，沿Y軸的導軌嵌在二維移動平臺的臺面下，第二電機控制二維移動平臺沿Y軸精確移動，其中，所述控制器分別與兩個電機相連。

進一步地，所述龍門式測量架采用4040鋁型材。

進一步地，所述磁通門磁強計探頭的量程大于地磁場。

進一步地，所述激勵線圈的直徑為25mm。

進一步地，所述激勵線圈產生300Hz以下的超低頻磁場。

基于上述裝置的結構，本發明還提供了該檢測裝置的使用方法，包括以下步驟：

(1)將被測樣品放在二維移動平臺上；

(2)開啟信號發生器，將正弦信號的頻率設置為72Hz，幅度設置為5Vpp，調節微調螺桿，選擇要掃描的區域；

(3)信號發生器產生低頻正弦信號，產生的交變磁場在樣品中產生低頻渦流，磁通門磁強計測得渦流磁場中平行于渦流平面的分量；

(4)計算機控制電機沿X軸或Y軸精確的移動，擴大掃描范圍；

(5)然后將掃描信息傳遞給計算機，繪制磁場二維圖像；

(6)對生成的磁場二維圖像進行分析，從而獲取深層渦流、缺陷等相關信息。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明使用磁通門磁強計作為渦流檢測探頭，具有較高的低頻靈敏度，提高了穿透深度和檢測深度，可以檢測到12mm厚多層鋁板下的缺陷。

(2)本發明采用最簡單的圓形線圈，且磁通門磁強計的測量方向平行于線圈平面，使用微調螺桿來保證探頭的測量中心與線圈中心位于線圈平面的同一條法線上，消除線圈本底磁場的影響，提高了信噪比。

(3)本發明與感應線圈法相比，大幅提高了檢測深度；與超導量子干涉器(SQUID)相比，無需磁屏蔽室，成本更低，設備更簡單，沒有液氮泄露低溫傷害的危險；與超聲檢測相比，更能適應多層復合材料中存在層間間隙，或者不能使用超聲耦合劑等不利于超聲檢測的情況。