[發明專利]一種可同時測量金屬工件位移及厚度的渦流傳感器及方法

有效

• 申請號: 201710604578.1
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107270808B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 李國民;郝兵杰;白坤;李敏
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02;G01B7/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明屬于信息測量相關技術領域，其公開了一種可同時測量金屬工件位移及厚度的渦流傳感器，包括主控組件、閉環電流放大器及探頭，所述閉環電流放大器電性連接所述主控組件及所述探頭，所述主控組件用于產生激勵信號，所述激勵信號包括高頻信號及低頻信號，或者低頻信號及高頻信號中的任一種；所述探頭包括探頭殼體、收容于所述探頭殼體內的激勵線圈、及設置于所述激勵線圈下方的磁傳感器，所述激勵線圈電性連接于所述閉環電流放大器；所述磁傳感器用于同時感測所述激勵線圈產生的磁場及電渦流產生的磁場。本發明還涉及同時測量金屬工件位移及厚度的方法。本發明通過特定的激勵信號來同時測量位移及厚度，簡單易實施，靈活性較高，應用范圍較廣。

技術領域

本發明屬于信息測量相關技術領域，更具體地，涉及一種可同時測量金屬工件位移及厚度的渦流傳感器及方法。

背景技術

金屬工件厚度的測量是工業生產制造過程中需要經常面對的問題，例如冶金行業的板帶加工中對板材的厚度測量或者檢驗，化工生產設備中的受腐蝕的管道厚度監測，機械加工零件的非拆卸在線厚度測量，汽車、手機等金屬殼體的厚度測量等等。

目前，市場上的測厚方法可分為三類，其一是利用千分尺等雙面夾持設備進行測量，這種方法需要與金屬兩側同時接觸；其二是通過激光傳感器等位移測量設備，通過測量金屬兩側距離來進行厚度測量；其三是通過超聲波測厚儀來進行單面接觸式厚度測量。這些方法要么需要測量元件安裝于金屬兩側，要么需要測量元件與金屬接觸，然而在很多場合中，被測工件處于運動、遮擋或者高溫狀態，導致測量元件與被測元件不能夠進行接觸，測量無法正常進行，靈活性較低，限制了使用范圍。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種可同時測量金屬工件位移及厚度的渦流傳感器及方法，其基于現有測厚方法的工作特點，針對可同時測量金屬工件位移及厚度的渦流傳感器及方法進行了研究及設計。所述渦流傳感器的主控組件可以產生同時包含高頻信號及低頻信號的激勵信號、以及包含高頻信號或者低頻信號的激勵信號，特定的激勵信號可以產生僅對位移敏感的及同時對位移及厚度均敏感的電渦流，通過測量電渦流產生的磁場信息進行位移及厚度的解耦測量，簡單易實施，且可實現目標測量。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種可同時測量金屬工件位移及厚度的渦流傳感器，所述渦流傳感器包括主控組件、閉環電流放大器及探頭，所述閉環電流放大器電性連接所述主控組件及所述探頭，其特征在于：

所述主控組件用于產生激勵信號，并將所述激勵信號傳輸給所述閉環電流放大器，所述激勵信號包括高頻信號及低頻信號，或者低頻信號及高頻信號中的任一種；所述閉環電流放大器用于將接收到的激勵信號線性轉換為驅動電流，并將所述驅動電流傳輸給所述探頭；

所述探頭包括探頭殼體、依次疊加于所述探頭殼體內的信號放大模塊及激勵線圈、以及設置于所述激勵線圈下方的磁傳感器，所述激勵線圈電性連接于所述閉環電流放大器，其用于在所述驅動電流的作用下產生變化磁場，所述變化磁場在待測量的金屬工件表面及內部感應產生電渦流，所述電渦流在空間感應出磁場；所述磁傳感器用于同時感測所述激勵線圈產生的磁場及所述電渦流產生的磁場，并將感測到的磁場信號傳輸給所述信號放大模塊，所述信號放大模塊將接收到的磁場信號進行放大后傳輸到所述主控組件。

進一步地，所述磁傳感器與所述探頭殼體的中心軸間隔預定距離。

進一步地，所述磁傳感器的數量為兩個，兩個所述磁傳感器相對于所述探頭殼體的中心軸對稱設置。

進一步地，所述磁傳感器為Z向敏感磁傳感器。

進一步地，所述渦流傳感器為疊加結構。

按照本發明的另一方面，提供了一種可同時測量金屬工件位移及厚度的方法，該方法包括以下步驟：