[發明專利]一種用于檢測金屬孔中心的PCB渦流探頭及檢測方法

在審

• 申請號: 201710483428.X
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107389785A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 徐春明;劉強;趙建平;張樂君;鐘貽兵;趙旭;潘力平
• 申請（專利權）人: 山東航天電子技術研究所
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 郭德忠,李愛英

技術領域

本發明屬于金屬缺陷檢測技術領域，尤其涉及一種用于檢測金屬孔中心的PCB渦流探頭及檢測方法。

背景技術

采用渦流對金屬缺陷進行檢測是近年來興起的一項無損檢測技術。該技術使用電感探頭產生交變磁場，當金屬被測物體靠近時，根據法拉第電磁感應定律在金屬表面會產生微弱渦流，即產生渦流損耗。當檢測探頭參數確定、被測金屬物體確定、檢測距離確定后，該損耗大小與被測金屬表面和內部的缺陷結構相關。當被測金屬出現圓孔或其它不規則缺陷時，渦流損耗會隨之減小，通過電路對損耗的等效檢測可對金屬圓孔中心、缺陷中心位置等參數進行精確定位。

采用渦流技術對金屬孔心或規則缺陷中心進行定位的產品主要包括：渦流接近類傳感器、渦流位置傳感器、渦流無損檢測設備等。目前絕大部分渦流接近類傳感器和位置傳感器無法對金屬孔心進行檢測定位。探頭中心在水平向圓孔中心移動接近過程中，在圓孔中心與圓孔邊緣的中間部分出現損耗極小值；出現極值后當探頭繼續向圓孔中心移動時，渦流損耗基本保持不變；當探頭中心接近圓孔中心時渦流損耗會有微弱的上升。具體過程詳見圖1所示。因此使用傳統電感探頭無法對金屬孔心或規則缺陷的中心進行精確定位；

有時為實現精確定位金屬圓孔中心需要借助多個傳感器同時進行定位系統復雜且成本較高；如采取渦流無損檢測設備雖然可以做到精確定位，但該類設備體積大，而且單臺設備多在數萬元以上，無法實現低成本及小體積的應用。目前渦流檢測傳感器探頭多使用導磁體材料繞線制作電感，此種方式受制于繞線參數一致性限制對檢測精度存在影響，且對于不同的檢測對象要重復設計探頭，研制周期長且成本高。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種用于檢測金屬孔中心的PCB渦流探頭及檢測方法，在PCB電路板上繪制兩組多層圓形螺旋線圈，兩組并排螺旋線圈串聯作為檢測的電感探頭，電感探頭通交變電流來產生交變磁場，使得電感探頭滑過被測金屬圓孔中心時渦流損耗出現極值，從而達到定位金屬孔中心的目的。

一種用于檢測金屬孔中心的PCB渦流探頭，包括電感探頭和檢測電路；

所述電感探頭為至少2層的PCB電路板，其中每層PCB電路板上設有2個并排且相互串聯的螺旋線圈，同時2個螺旋線圈的結構相同但繞向相反；層與層之間對應的螺旋線圈共軸，并通過過孔連接，使得所有層PCB電路板上的螺旋線圈均串接在一起，首末兩個端頭分別與檢測電路連接；

所述檢測電路為電感探頭提供交變電流，使電感探頭產生交變磁場。

進一步地，所述檢測電路還包括電容，其中電容與電感探頭形成LC諧振電路。

進一步地，所述檢測電路還包括指示燈，LC諧振電路的頻率與頻率理論最小值的差值小于設定閾值t時指示燈亮。

進一步地，所述螺旋線圈為圓形。

進一步地，每層PCB電路板上的螺旋線圈銅厚不小于1oz。

進一步地，每層PCB電路板上的兩個螺旋線圈邊緣之間的間距尺寸最小值與被測金屬孔直徑的比例系數K1為0.2～0.3。

進一步地，每層PCB電路板上的單個螺旋線圈的直徑與被測金屬孔直徑的比例系數K2為0.8～1.2。

一種基于用于檢測金屬孔中心的PCB渦流探頭的檢測方法，在電感探頭滑過被測金屬孔的過程中，通過檢測LC諧振電路的頻率，判斷電感探頭是否檢測到被測金屬孔中心；具體的，如果LC諧振電路的頻率與頻率理論最小值的差值小于設定閾值t，則此時2個螺旋線圈中心之間的間距中點為被測金屬孔中心，否則電感探頭沒有檢測到被測金屬孔中心。

進一步地，在電感探頭上設置指示燈，當LC諧振電路的頻率與頻率理論最小值的差值小于設定閾值t時指示燈點亮。

進一步地，電感探頭與被測金屬孔之間的檢測垂直距離不大于單個螺旋線圈直徑的1/3。

有益效果：

1、本發明對渦流探頭進行創新設計，在PCB電路板上繪制兩組多層圓形螺旋線圈，兩組并排螺旋線圈串聯作為檢測的電感探頭，同時兩組圓形螺旋線圈結構相互對稱，電感探頭通交變電流來產生交變磁場，使電感探頭的交變磁場沿探頭物理中心向外梯度分布，當電感探頭的物理中心移動至被測金屬孔中心時，被測金屬孔出現渦流損耗的極小值，從而實現對金屬孔心或規則缺陷中心進行精確定位；