专利名称：一种间隙快速电磁测量传感器装置的制作方法
技术领域：
一种间隙快速电磁测量传感器装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种无损检测传感器装置，特别是涉及一种适用于任何金属或非 金属材料的间隙快速电磁测量传感器装置。
背景技术：
[0002]工业生产中，某些特殊产品规格尺寸要求严格，需要经过精密测量，以确保其质量 性能达到标准。例如某核燃料棒外围热传导器由多层金属套管组成，其数量较多，管间缝隙 尺寸要求严格，变化范围大，需要进行精密测量，采用常规间隙尺寸测量方法，只能分段并 更换探头规格进行抽检，方便性差，检测周期长，且容易出现漏检的情况。此外，各种常规 间隙测量方法都有其局限性，大多只能测量特定的检测对象，适用面较窄，对某些不同材料 构件，甚至无法实施检测。如电容间隙测量法，其检测对象必须是金属材料，间隙变化稍大 些，灵敏度急速下降；常规电感或涡流间隙测量法，检测对象也必须是金属材料，由于提离 效应，其动态范围小、线性度不理想。发明内容[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种适用于任何金属或非金属 材料的间隙快速电磁测量传感器装置，该设计基于电磁感应原理，适用于任何金属或非金 属材料的间隙电磁测量传感器装置，采用独特的铁磁性微弹片，即可适应任何材料间隙检 测，且检测信号动态范围、线性度都获得良好的改善，具有精确定量、测量速度快等重要特 点。[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种间隙快速电磁测量传感 器装置，传感器装置包括二个金属薄片、检测线圈薄板、手持杆、导线；二个金属薄片的单 边或双边焊接或胶接固定；检测线圈薄板固定在二个金属薄片之间；手持杆的一端连接固 定两个金属薄片；导线与检测线圈薄板连接。所述金属薄片材料为弹簧钢，金属薄片的尺 寸根据被检工件的尺寸及被检工件之间的间隙大小确定，二个金属薄片单边焊接或胶接固 定时，二个金属薄片的另一边向外弯曲张开，二个金属薄片受到外部按压时间隙可变化，自 然状态下张开的尺寸大小略大于被检工件之间的间隙大小，二个金属薄片双边焊接或胶接 固定时，二个金属薄片中间向外歪曲隆起，形成一定的间隙，二个金属薄片受到外部按压时 间隙可变化，自然状态下二个金属薄片中间的间隙尺寸大小略大于被检工件之间的间隙大 小，采用弹性金属薄片的作用主要有二点一是使传感器装置具有“微动”空间，二是屏蔽施 加在线圈中的涡流场，尽可能减少检测对象材料(特别是金属)的影响，传感器装置可以检 测任何材料工件的间隙；所述检测线圈薄板单边胶接固定在二个金属薄片的胶接边；对于 微小间隙检测，检测线圈薄板可由具有一个或两个螺旋电路的柔性印刷电路板制成，螺旋 电路可激励产生电磁场，其作用与常规的导线线圈相同，柔性印刷电路板非常薄，并且可弯 曲，所以可用于检测微小间隙及个别特殊弯曲工件(例如散热器U型弯管)之间的间隙；对 于较大间隙检测，检测线圈薄板可由一个或两个导线线圈缠绕在非金属线圈缠绕骨架上并嵌入固定在非金属薄板中制成；检测线圈板中可有一个或二个检测线圈，一个检测线圈时， 检测线圈为自感线圈，既是产生激励磁场的线圈，又是拾取工件涡流信号的线圈，二个检测 线圈时，采用互感方式，一个检测线圈是专用于产生交变磁场的激励线圈，另一个线圈是拾 取工件涡流信号的接收线圈，对于间隙较小、较窄的工件可采用一个检测线圈，此外通常采 用二个检测线圈，双线圈互感方式灵敏度与抗干扰能力高于单线圈自感方式；所述手持杆 由二条窄钢板对焊胶接固定制成，二条窄钢板的对接面有纵向凹槽，手持杆与两个金属薄 片粘接固定，窄钢板中间有纵向凹槽，这样既可增加强度，中空又可作为传感器导线槽，引 出信号线；所述导线一端连接检测线圈薄板的输出端，另一端穿过手持杆，连接电磁涡流检 测仪的输入端。对于微小间隙检测，当采用两个螺旋电路的柔性印刷电路板时，两个螺旋电 路规格相同，并排置于柔性印刷电路板中。对于较大间隙检测，当采用二个导线线圈时，二 个导线线圈同轴缠绕固定在非金属线圈缠绕骨架上，其中一个导线线圈缠绕在另一个导线 线圈外。[0005]进一步的，对于较大间隙检测，非金属线圈缠绕骨架中心处可有一个通孔，二个金 属薄片内侧正对通孔位置处焊接有圆柱形金属凸头，圆柱形金属凸头的材质为铁氧体，圆 柱形金属凸头直径小于通孔直径，当二个金属薄片受到外部压力闭合时，金属凸头刚好能 穿过检测线圈薄板中的通孔，金属凸头起到磁芯作用，可以扩大检测线圈电感量的变化范 围，金属凸头越接近检测线圈，检测线圈的电感量越大，仪器接收到的检测信号变化越大， 因此，金属薄片与检测线圈间距的细微变化，也可以在仪器中显示出来，有效提高检测灵敏 度。[0006]进一步的，对于较大间隙检测，可在二个金属薄片内侧的圆柱形金属凸头之间，放 置金属弹簧，金属弹簧穿过检测线圈薄板中的通孔，可以进一步增加检测线圈电感量的变 化范围，金属弹簧压缩时，通孔内的金属弹簧体积增加，检测线圈的电感量变大，金属弹簧 伸长时，通孔内的金属弹簧体积减少，检测线圈的电感量变小。[0007]本实用新型装置的检测方法包括标定和实测二个过程。[0008]所述检测方法中的标定过程为，[0009]a.制作标定样件，标定样件中至少含有精确测量设定的检测要求规定的最小允 许标准间隙和最大允许标准间隙；[0010]b.将传感器装置的导线连接至电磁涡流检测仪的输入端，开启电磁涡流检测仪， 根据检测要求设置相应的检测频率，进入检测状态，当传感器装置中的二个金属薄片处于 自然状态，即不受到外部压力的状态下，按电磁涡流检测仪的平衡键，使得电磁检测仪屏幕 中的检测信号回到平衡位置；[0011]c.传感器装置分别置于标定样件中的最小允许标准间隙和最大允许标准间隙 中，传感器装置中的二个金属薄片弯曲紧贴标准样件中间隙的两边，由于受到外部压力，传 感器装置中的二个金属薄片之间的间隙缩小，金属薄片与检测线圈薄板之间的距离也缩 小，根据电磁感应原理，金属薄片与检测线圈的距离变化将导致检测线圈的自感或互感发 生变化，在电磁检测仪中产生的检测信号将偏离平衡位置，金属薄片与检测线圈之间的间 隙不同，产生的检测信号的强度也不同，分别记录传感器装置置于标定样件中的最小允许 标准间隙和最大允许标准间隙时的检测信号幅值，据此设置电磁涡流检测仪的上限与下限 报警阀值。[0012]所述检测方法中的实测过程为，[0013]d.标定后，取下传感器装置，传感器装置中的二个金属薄片处于自然状态，按电 磁涡流检测仪的平衡键，使得电磁检测仪屏幕中的检测信号回到平衡位置；[0014]e.将传感器装置置于被检工件的间隙中，传感器装置中的二个金属薄片弯曲紧 贴被检工件的间隙两边，以恒定的速度扫差被检工件的间隙；当被检工件的间隙大小在最 小允许标准间隙和最大允许标准间隙之间时，电磁涡流检测仪中产生的检测信号不会超出 已标定的上限与下限报警阀值，电磁涡流检测仪不报警，判定这个被检工件的间隙大小符 合要求；当被检工件的间隙大小超出最小允许标准间隙和最大允许标准间隙范围时，电磁 涡流检测仪中产生的检测信号将超出已标定的上限与下限报警阀值范围，电磁涡流检测仪 报警，判定这个被检工件的间隙大小不符合要求。[0015]进一步的，在标定过程中，所述标准样件可以在最小允许标准间隙和最大允许标 准间隙之间设置多个间隙值，用于制作间隙变化标定曲线，依次记录不同间隙值对应的检 测信号幅值，而后输入电磁涡流检测仪中，得出间隙变化标定曲线；进一步的，在实测过程 中，电磁涡流检测仪将检测信号幅值大小与标定曲线比较换算得出并显示被检工件中的间 隙大小值。[0016]以互感式双线圈为例，检测时，假设施加在激励线圈中的交变涡流场恒定，且与上 下二金属片间隙固定，则接收线圈等效阻抗不变，接收线圈电压输出值亦不变；当二个金属 薄片受压，间隙变化，导致与线圈距离变化，传感器装置的激励线圈等效阻抗随之变化，即 耦合系数改变，导致接收线圈电压输出改变，电磁涡流检测仪记录该变化值，与不同时隙标 定值对应换算，得出间隙变化标定曲线，达到检测之目的。对自感式单线圈而言，直接测量 其自感变化，同样可以得出测量结果。[0017]本实用新型的有益效果是，一种间隙快速电磁测量传感器装置，基于电磁感应原 理，设计一种适用于任何金属或非金属材料的间隙电磁测量传感器装置，本传感器装置采 用独特的铁磁性微弹片，即可适应任何材料间隙检测，且检测信号动态范围、线性度都获得 良好的改善，具有精确定量、测量速度快、无漏检的重要特点，可有效替代常规间隙尺寸测 量方法，快速、精确、全面测量工件间隙尺寸，适用于各种金属或非金属管材、板材、弯曲工 件等的间隙测量工作。[0018]以下结合实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的一种间隙快速 电磁测量传感器装置不局限于实施例。
[0019]
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0020]图1是本实用新型第一实施例的传感器装置三维示意图。[0021]图2是本实用新型第一实施例的传感器装置三维分解示意图。[0022]图3是本实用新型第一实施例的标定过程示意图。[0023]图4是本实用新型第一实施例的实测过程示意图。[0024]图5是本实用新型第二实施例的传感器装置三维示意图。[0025]图6是本实用新型第三实施例的传感器装置三维示意图。[0026]图7是本实用新型第三实施例的传感器装置三维分解示意图。[0027]图8是本实用新型第四实施例的传感器装置三维示意图。[0028]图9是本实用新型第五实施例的传感器装置三维示意图。[0029]图10是本实用新型第五实施例的传感器装置剖面图。[0030]图11是本实用新型第六实施例的传感器装置三维示意图。[0031]图12是本实用新型明第六实施例的传感器装置剖面图。[0032]图中，1.金属薄片，2.检测线圈薄板，3.手持杆，4.凹槽，5.导线，6.标定样件，7.被检工件，11.圆柱形金属凸头，20.激励线圈，21.接收线圈，22.自感线圈，23.通孔， 24.非金属线圈缠绕骨架，L0.最小允许标准间隙，L1.最大允许标准间隙。
具体实施方式
[0033]图1、图2、图3、图4所示的第一实施例中，一种间隙快速电磁测量方法及传感器装 置，传感器装置包括二个金属薄片1、检测线圈薄板2、手持杆3、导线5 ;二个金属薄片I的 单边焊接或胶接固定；检测线圈薄板2固定在二个金属薄片I之间；手持杆3的一端连接固 定两个金属薄片I ;导线5与检测线圈薄板2连接。所述金属薄片I材料为弹簧钢，金属薄 片I的尺寸根据被检工件的尺寸及被检工件之间的间隙大小确定，二个金属薄片I的单边 焊接或胶接固定，二个金属薄片I的另一边向外弯曲张开，二个金属薄片I受到外部按压时 间隙可变化，自然状态下张开的尺寸大小略大于被检工件之间的间隙大小；所述检测线圈 薄板2单边胶接固定在二个金属薄片I的胶接边，检测线圈薄板2由具有两个螺旋电路的 柔性印刷电路板制成；所述手持杆3由二条窄钢板对焊胶接固定制成，二条窄钢板的对接 面有纵向凹槽4，手持杆3与两个金属薄片I粘接固定；所述导线5 —端连接检测线圈薄板 2的输出端，另一端穿过手持杆3，连接电磁涡流检测仪的输入端。[0034]本实用新型装置的检测方法包括标定和实测二个过程。[0035]所述检测方法中的标定过程为，[0036]a.制作标定样件6，标定样件6中至少含有精确测量设定的检测要求规定的最小 允许标准间隙LO和最大允许标准间隙LI ；[0037]b.将传感器装置的导线5连接至电磁涡流检测仪的输入端，开启电磁涡流检测 仪，根据检测要求设置相应的检测频率，进入检测状态，当传感器装置中的二个金属薄片I 处于自然状态，即不受到外部压力的状态下，按电磁涡流检测仪的平衡键，使得电磁检测仪 屏幕中的检测信号回到平衡位置；[0038]c.传感器装置分别置于标定样件6中的最小允许标准间隙LO和最大允许标准间 隙LI中，传感器装置中的二个金属薄片I弯曲紧贴标准样件6中间隙的两边，由于受到外 部压力，传感器装置中的二个金属薄片I之间的间隙缩小，金属薄片I与检测线圈薄板2之 间的距离也缩小，根据电磁感应原理，金属薄片I与检测线圈的距离变化将导致检测线圈 的自感或互感发生变化，在电磁检测仪中产生的检测信号将偏离平衡位置，金属薄片I与 检测线圈之间的间隙不同，产生的检测信号的强度也不同，分别记录传感器装置置于标定 样件6中的最小允许标准间隙LO和最大允许标准间隙LI时的检测信号幅值，据此设置电 磁涡流检测仪的上限与下限报警阀值。[0039]所述检测方法中的实测过程为，[0040]d.标定后，取下传感器装置，传感器装置中的二个金属薄片I处于自然状态，按电磁涡流检测仪的平衡键，使得电磁检测仪屏幕中的检测信号回到平衡位置；[0041]e.将传感器装置置于被检工件7的间隙中，传感器装置中的二个金属薄片I弯曲 紧贴被检工件7的间隙两边，以恒定的速度扫差被检工件7的间隙；当被检工件7的间隙大 小在最小允许标准间隙LO和最大允许标准间隙LI之间时，电磁涡流检测仪中产生的检测 信号不会超出已标定的上限与下限报警阀值，电磁涡流检测仪不报警，判定这个被检工件7 的间隙大小符合要求；当被检工件7的间隙大小超出最小允许标准间隙LO和最大允许标准 间隙LI范围时，电磁涡流检测仪中产生的检测信号将超出已标定的上限与下限报警阀值 范围，电磁涡流检测仪报警，判定这个被检工件7的间隙大小不符合要求。[0042]进一步的，在标定过程中，所述标准样件6可以在最小允许标准间隙LO和最大允 许标准间隙LI之间设置多个间隙值，用于制作间隙变化标定曲线，依次记录不同间隙值对 应的检测信号幅值，而后输入电磁涡流检测仪中，得出间隙变化标定曲线；进一步的，在实 测过程中，电磁涡流检测仪将检测信号幅值大小与标定曲线比较换算得出并显示被检工件 7中的间隙大小值。[0043]在图5所示的第二实施例中，本发明与第一实施例的不同之处在于[0044]检测线圈薄板2由具有一个螺旋电路的柔性印刷电路板制成。[0045]在图6、图7所示的第三实施例中，本实用新型与第一实施例的不同之处在于二 个金属薄片I双边焊接或胶接固定，此时，二个金属薄片I中间向外歪曲隆起，形成一定的 间隙，二个金属薄片I受到外部按压时间隙可变化，自然状态下二个金属薄片I中间的间隙 尺寸大小略大于被检工件之间的间隙大小。[0046]在图8所示的第四实施例中，本实用新型与第一实施例的不同之处在于[0047]检测线圈薄板3由具有一个螺旋电路的柔性印刷电路板制成。同时，二个金属薄 片I双边胶接固定，此时，二个金属薄片I中间向外歪曲隆起，形成一定的间隙，间隙可随着 外部压力改变而变化，自然状态下二个金属薄片I中间的间隙尺寸大小略大于被检工件之 间的间隙大小。[0048]在图9、图10所示的第五实施例中，本实用新型与第一实施例的不同之处在于检 测线圈薄板2由两个导线线圈缠绕在非金属线圈缠绕骨架上并嵌入固定在非金属薄板中 制成。[0049]在图11、图12所示的第六实施例中，本实用新型与第五实施例的不同之处在于 非金属线圈缠绕骨架24中心处可有一个通孔23，二个金属薄片I内侧正对通孔23位置处 焊接有圆柱形金属凸头11，圆柱形金属凸头11的材质为铁氧体，圆柱形金属凸头11直径小 于通孔23直径。[0050]上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种间隙快速电磁测量传感器装置， 但实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何 简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种间隙快速电磁测量传感器装置，其特征在于传感器装置包括二个金属薄片、 检测线圈薄板、手持杆、导线；二个金属薄片的单边或双边连接固定；检测线圈薄板固定在二个金属薄片之间；手持杆的一端连接固定两个金属薄片；导线与检测线圈薄板连接。
2.根据权利要求1所述的一种间隙快速电磁测量传感器装置，其特征在于所述金属薄片材料为弹簧钢，金属薄片的尺寸根据被检工件的尺寸及被检工件之间的间隙大小确定；二个金属薄片的单边或双边采用焊接或胶接方式连接固定；单边焊接或胶接固定时， 二个金属薄片的另一边向外弯曲张开，二个金属薄片受到外部按压时间隙可变化，自然状态下张开的尺寸大小略大于被检工件之间的间隙大小；双边焊接或胶接固定时，二个金属薄片中间向外歪曲隆起，形成一定的间隙，二个金属薄片受到外部按压时间隙可变化，自然状态下二个金属薄片中间的间隙尺寸大小略大于被检工件之间的间隙大小。
3.根据权利要求1所述的一种间隙快速电磁测量传感器装置，其特征在于所述检测线圈薄板单边胶接固定在二个金属薄片的胶接边；对于微小间隙检测，检测线圈薄板可由具有一个或两个螺旋电路的柔性印刷电路板制成；对于较大间隙检测，检测线圈薄板可由一个或两个导线线圈缠绕在非金属线圈缠绕骨架上并嵌入固定在非金属薄板中制成。
4.根据权利要求1所述的一种间隙快速电磁测量传感器装置，其特征在于所述手持杆由二条窄钢板对焊胶接固定制成，二条窄钢板的对接面有纵向凹槽，手持杆与两个金属薄片粘接固定。
5.根据权利要求1所述的一种间隙快速电磁测量传感器装置，其特征在于所述导线一端连接检测线圈薄板的输出端，另一端穿过手持杆，连接电磁涡流检测仪的输入端。
6.根据权利要求3所述的一种间隙快速电磁测量传感器装置，其特征在于对于微小间隙检测，当采用两个螺旋电路的柔性印刷电路板时，两个螺旋电路规格相同，并排置于柔性印刷电路板中。
7.根据权利要求3所述的一种间隙快速电磁测量传感器装置，其特征在于对于较大间隙检测，当采用二个导线线圈时，二个导线线圈同轴缠绕固定在非金属线圈缠绕骨架上， 其中一个导线线圈缠绕在另一个导线线圈外。
8.根据权利要求7所述的一种间隙快速电磁测量传感器装置，其特征在于进一步的， 非金属线圈缠绕骨架中心处可有一个通孔，二个金属薄片内侧正对通孔位置处焊接有圆柱形金属凸头，圆柱形金属凸头的材质为铁氧体，圆柱形金属凸头直径小于通孔直径。
9.根据权利要求8所述的一种间隙快速电磁测量传感器装置，其特征在于进一步的， 可在二个金属薄片内侧的圆柱形金属凸头之间，放置金属弹簧，金属弹簧穿过检测线圈薄板中的通孔。
专利摘要本实用新型公开了一种间隙快速电磁测量传感器装置，基于电磁感应原理，设计一种适用于任何金属或非金属材料的间隙电磁测量传感器装置，传感器装置由二个金属薄片、检测线圈薄板、手持杆、紧固件、导线组成，本传感器装置采用独特的铁磁性微弹片，即可适应任何材料间隙检测，且检测信号动态范围、线性度都获得良好的改善，具有测量速度快、精确定量、无漏检的重要特点，可有效替代常规间隙尺寸测量方法，快速、精确、全面测量工件间隙尺寸，适用于各种金属或非金属管材、板材、弯曲工件等的间隙测量工作。
文档编号G01B7/14GK202885773SQ20122057033
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者林俊明 申请人:爱德森(厦门)电子有限公司