一種用于曲面零件缺陷檢測(cè)的柔性渦流傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電磁渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種為快速檢測(cè)曲面鐵磁金屬構(gòu)件微小缺陷設(shè)計(jì)制作的新型陣列渦流傳感器結(jié)構(gòu)?？捎糜谇鎸?dǎo)電材料制成的構(gòu)件的電渦流檢測(cè)技術(shù)中，為實(shí)際不規(guī)則構(gòu)件的快速檢測(cè)，提供一種新的檢測(cè)方案。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料中的裂紋、氣孔等缺陷，一定程度上影響了機(jī)械產(chǎn)品服役的安全性和可靠性，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品關(guān)鍵零部件定期進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，是必不可少的檢測(cè)環(huán)節(jié)，也是機(jī)械的制造、維修和維護(hù)中一項(xiàng)重要的任務(wù)。利用電磁感應(yīng)原理工作的渦流傳感器是常規(guī)檢測(cè)中一種重要的檢測(cè)方法，具有高速、低成本，對(duì)環(huán)境要求低等優(yōu)勢(shì)。
[0003]本發(fā)明提出了一種能夠自動(dòng)貼合在鐵磁試件上的新型柔性渦流陣列傳感器結(jié)構(gòu)，這種傳感器利用磁膠與鐵磁構(gòu)件之間的相互吸引力的作用，使集成在柔性電路板中的平面禍流傳感器能夠自動(dòng)與鐵磁金屬材料構(gòu)件的表面很好的貼合，實(shí)現(xiàn)陣列傳感器每個(gè)單元在檢測(cè)時(shí)提離高度的變化非常小，克服了傳統(tǒng)的渦流陣列結(jié)構(gòu)在曲面零件檢測(cè)時(shí)提離高度變化帶來(lái)的提離噪聲和傳感器軸線與零件表面之間的夾角關(guān)系帶來(lái)的檢測(cè)噪聲的影響下，檢測(cè)效率低，漏檢率高等不足，有效的提高了實(shí)際渦流陣列間的可靠性和快速性。
[0004]本發(fā)明的目的在于為快速檢測(cè)鐵磁曲面金屬材料構(gòu)件裂紋狀缺陷提供一種新型的陣列渦流傳感器原理性裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)的中的傳感器結(jié)構(gòu)由傳感器模塊和施力模塊兩部分組成。其中傳感器模塊由集成在四層柔性電路板上的6個(gè)激勵(lì)-接受單元組成。每個(gè)激勵(lì)-接收單元中的激勵(lì)線圈由2階和I階科赫雪花分形曲線嵌套串聯(lián)而成，其線寬為12mil，布置在柔性電路板的第二層中；接收線圈為阿基米德螺線，其線寬為8mil，布置在柔性電路板的第四層中；柔性電路板的另外兩層作為走線層。各個(gè)傳感器單元之間，激勵(lì)線圈相互串聯(lián)而成，而接收線圈各自獨(dú)立將感應(yīng)電壓輸送到六通道信號(hào)調(diào)理電路。
[0006]柔性陣列傳感器的施力模塊為一種可以發(fā)生變形且具有磁性的橡膠。首先用砂紙將磁膠的磁性表面打磨，然后涂上802膠水，最后將其與柔性電路板粘接在一起組成柔性渦流陣列傳感器。
[0007]傳感器單元輸出的感應(yīng)信號(hào)有六通道的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行進(jìn)一步處理。該信號(hào)調(diào)理電路的每一個(gè)通道由差分儀表放大器、乘法器與低通濾波器組成的解調(diào)器、二次放大與二階低通濾波器組成。
[0008]信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換之后由計(jì)算機(jī)對(duì)其檢測(cè)信號(hào)進(jìn)一步處理。該系統(tǒng)的其信號(hào)采集與調(diào)理軟件由C#編寫而成，其主要功能是采集多通道信號(hào)，對(duì)各個(gè)通道的信號(hào)進(jìn)行整理，對(duì)各個(gè)通道的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波與特征提取，最后實(shí)現(xiàn)成像。
[0009]有益效果:
[0010]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種可自動(dòng)吸附在鐵磁材料表面的新型柔性渦流陣列傳感器，用于快速檢測(cè)曲面鐵磁試件表面和近表面的微小裂紋曲線。這種傳感器由于具有柔性可變形和自動(dòng)產(chǎn)生于鐵磁時(shí)間產(chǎn)生吸引力，有效克服了傳統(tǒng)渦流傳感器陣列對(duì)提離和傳感器與試件之間的相對(duì)位置關(guān)系的敏感性問(wèn)題，降低了提離噪聲。這種傳感器自動(dòng)與鐵磁材料產(chǎn)生吸附力，發(fā)生自動(dòng)變形，可以很好的滿足檢測(cè)中對(duì)提離高度的要求，是一種具有重要使用價(jià)值的新型傳感器結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1:傳感器實(shí)物圖。
[0012]圖2:傳感器吸附在鐵磁曲面構(gòu)件實(shí)物圖。
[0013]圖3:傳感器信號(hào)調(diào)理信號(hào)電路結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4:信號(hào)采集軟件界面。
[0015]圖5:缺陷試件圖，圖中缺陷尺寸長(zhǎng)X寬X深為10X0.15X 1mm。
[0016]圖6:本專利新結(jié)構(gòu)傳感器的掃查成像結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了更好地說(shuō)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(shuō)明。
[0018]實(shí)施例中選用鐵磁曲面金屬構(gòu)件，在上面用電火花蝕刻方式加工出尺寸為(寬X長(zhǎng)X深)0.15mmX20mmXlmm的裂紋狀缺陷，，如圖5所示，選擇曲面是為了驗(yàn)證改傳感器的吸附能力。將傳感器沿試件軸線方向移動(dòng)，從成像圖片中可以看出，高亮的部分為裂紋的位置。本實(shí)施例僅為一種鐵磁材料的試件進(jìn)行了檢測(cè)。本發(fā)明可以對(duì)多種鐵磁導(dǎo)電材料進(jìn)行檢測(cè)，且傳感器的線圈圈數(shù)、線徑等可以調(diào)整。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成在柔性電路板中的陣列渦流傳感器，其特點(diǎn)是激勵(lì)裝置采用科赫分形圖形，信號(hào)拾取線圈采用阿基米德螺線，二者組成一個(gè)傳感器單元。當(dāng)向激勵(lì)線圈中通過(guò)單一頻率或多頻率的正弦電流，或脈沖電流時(shí)，在試件中感應(yīng)出一種與激勵(lì)線圈相似的分形渦流，這種渦流與裂紋之間產(chǎn)生相互作用，從而實(shí)現(xiàn)裂紋的檢測(cè)。2.將6個(gè)上述的傳感器單元排在一條直線上，形成一個(gè)線陣列傳感器，各個(gè)單元之間的線陣列線圈之間采用串聯(lián)的方式，工作時(shí)同時(shí)通過(guò)相同的激勵(lì)電流。各個(gè)單元的信號(hào)拾取線圈之間相互獨(dú)立，各自產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)以差分的形式分別通過(guò)儀表放大器放大，再經(jīng)過(guò)六通道信號(hào)調(diào)理電路提取信號(hào)特征。3.將上述的渦流陣列傳感器的柔性電路板與柔性磁膠粘接在一起，其特點(diǎn)是傳感器在檢測(cè)鐵磁性零件時(shí)，在磁膠與被測(cè)試件之間的磁力的作用下，傳感器自動(dòng)發(fā)生變形，與被測(cè)曲面試件緊緊的貼合在一起，減少提離高度，從而降低檢測(cè)中的提離噪聲。4.權(quán)利要求3種的磁膠與壓電陶瓷等其它厚度較薄的敏感元件粘接而成的陣列傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中電磁渦流檢測(cè)技術(shù)范疇。傳統(tǒng)的渦流傳感器在檢測(cè)曲面零件時(shí)，由于提離高度不斷變化導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)中存在很大的提離噪聲，導(dǎo)致很大的漏檢概率。而柔性渦流傳感器其柔性可變形的特點(diǎn)，能夠很好減少提離高度的變化，從而抑制提離噪聲。本發(fā)明將科赫分形平面渦流傳感器集成在柔性電路板中，并與柔性磁膠粘接在一起，組成一種柔性渦流陣列傳感器。在檢測(cè)鐵磁零件時(shí)，通過(guò)磁膠與零件之間的磁力的作用，是傳感器與試件自適應(yīng)的貼合在一起，避免了又提離導(dǎo)致的提離噪聲，從而提高渦流對(duì)曲面檢測(cè)的靈敏度。
【IPC分類】G01N27/90
【公開號(hào)】CN105158330
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510568512
【發(fā)明人】張衛(wèi)民, 陳國(guó)龍, 龐煒涵, 秦峰, 岳明明
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月9日