便携式无损检测传感器及无损检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种便携式无损检测传感器及无损检测系统，其中无损检测传感器包括：手持部；与手持部配合连接的无损检测探头，用于对待检测部位进行无损检测；无损检测探头包括隧道磁致电阻以及励磁机构，隧道磁致电阻与励磁机构配合连接，励磁机构用于在方波脉冲电流的作用下为待检测部位提供涡流磁场，隧道磁致电阻用于检测待检测部位的涡流磁场变化情况，并生成相应的检测信号输出;能够对航天器进行方便可靠的无损检测。
【专利说明】便携式无损检测传感器及无损检测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及无损检测领域，尤其涉及一种便携式无损检测传感器及无损检测系统。
【背景技术】
[0002]针对长寿命、高可靠航天器的发展趋势和需求，在航天器投入使用之前需要对航天器进行无损检测，同时我国在建空间站需要定期维护维修，目前我国尚缺乏针对空间站定期维护维修的便携式无损检测系统，因此需要提供一种方便可靠的无损检测传感器。
【发明内容】
[0003]在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004]本发明提供一种便携式无损检测传感器，包括:
[0005]手持部；
[0006]与所述手持部配合连接的无损检测探头，用于对待检测部位进行无损检测；
[0007]所述无损检测探头包括隧道磁致电阻以及励磁机构，所述隧道磁致电阻与所述励磁机构配合连接，所述励磁机构用于在方波脉冲电流的作用下为待检测部位提供涡流磁场，所述隧道磁致电阻用于检测所述待检测部位的涡流磁场变化情况，并生成相应的检测信号输出。
[0008]本发明还提供一种无损检测系统，包括上述的便携式无损检测传感器，还包括:
[0009]数据采集装置，与所述便携式无损检测传感器连接，用于为所述励磁机构提供方波脉冲电流以及对隧道磁致电阻输出的检测信号进行处理。
[0010]本发明提供的便携式无损检测传感器及无损检测系统，能够对航天器进行方便可靠的无损检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为本发明提供的便携式无损检测传感器一种实施例的结构示意图。
[0013]图2为本发明提供的便携式无损检测传感器无损检测探头一种实施例的纵向剖面图。
[0014]图3为本发明提供的便携式无损检测传感器中手持部内部一种实施例的结构示意图。
[0015]图4为本发明提供的无损检测系统一种实施例的结构示意图。
[0016]图5为本发明提供的无损检测系统中数据采集装置一种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]实施例一
[0019]参考图1和图2，本实施例提供一种便携式无损检测传感器，包括:
[0020]手持部101 ；
[0021]与手持部101配合连接的无损检测探头102，用于对待检测部位进行无损检测；
[0022]无损检测探头102包括隧道磁致电阻103以及励磁机构104，隧道磁致电阻103与励磁机构104配合连接，励磁机构104用于在方波脉冲电流的作用下为待检测部位提供涡流磁场，隧道磁致电阻103用于检测待检测部位的涡流磁场变化情况，并生成相应的检测信号输出。
[0023]检测时，检测人员可握住手持部101，将无损检测探头102置于待检测部位，即可对待检测部位进行无损检测，输出的检测信号携带该待检测部位的损伤信息，通过本实施例提供的便携式无损检测传感器，可以方便地对航天器的任意一个部位进行无损检测。
[0024]具体地，参考图2，励磁机构104包括励磁线圈和磁体，励磁线圈缠绕于磁体上,隧道磁致电阻103设置于励磁机构104的几何中心处。
[0025]为励磁线圈通入方波脉冲电流，即可在待检测部位产生涡流磁场，由于方波脉冲包含了丰富的频率成分，可以在待检测部位产生不同频率的涡流磁场，不同频率的涡流磁场对被检测的材料的渗透深度不同，当被检测部位的内部出现损伤时，其感生的涡流在被检测部位内部的流通路径被材料内部的缺陷阻断时，涡流磁场的分布也发生变化，通过隧道磁致电阻103检测该变化情况，即可实现对该部位的损伤检测，采用方波脉冲电流为励磁机构提供励磁电流，可实现待检测部位内部的不同深度的检测，同时隧道磁致电阻具有较高的灵敏度，因此可以同时提高检测的灵敏度和检测的深度。
[0026]将隧道磁致电阻103设置于励磁机构104的几何中心处，检测时隧道磁致电阻103与待检测部位的表面接触，能够准确的检测到涡流磁场的变化情况。
[0027]作为一种可选的实施方式，无损检测探头还包括设置于励磁机构104外围的绝缘层 107。
[0028]作为一种可选的实施方式，无损检测探头还包括设置在所述绝缘层外围的屏蔽壳体 108。
[0029]屏蔽壳体108用于隔离外界磁场，使得检测更加准确，绝缘层107用于对励磁机构104和屏蔽壳体108进行隔离。
[0030]具体地，参考图1手持部101包括中空部分，中空部分设有线缆109，线缆109延伸至外部，用于将检测信号传输至外部以及将外部的方波脉冲电流输入至励磁机构104。
[0031]线缆109置于手持部101的中空部分，一端与无损检测探头102连接，另一端穿过手持部101延伸至外部，与外部的数据采集装置连接，外部的数据采集装置为无损检测探头提供方波脉冲电流，并且接收无损检测探头输出的检测信号，对检测信号进行处理分析，以获得待检测部位的损伤信息。
[0032]优选地，参考图3，手持部101的中空部分设置有滤波模块110，滤波模块与隧道磁致电阻103连接，用于对输出的检测信号进行滤波处理。
[0033]通过滤波处理，可以有效地去除检测信号中的毛刺。
[0034]优选地，参考图3,手持部101的中空部分还设置有放大模块111，放大模块111与滤波模块110连接，用于对滤波处理后的检测信号进行放大处理。
[0035]作为一种可选的实施方式，参考图1，无损检测探头102连接于手持部101的一端，并与所述手持部呈90度。
[0036]作为一种可选的实施方式，无损检测探头102还可以与手持部101呈180度，无损检测探头102与手持部101之间的角度还可以为任意角度，本实施例对此并不限制。
[0037]本实施例提供的便携式无损检测传感器，采用隧道磁致电阻作为检测元件，磁场灵敏度和空间分辨率更高，且灵敏度与磁场变化无关，实现了深层缺陷的高分辨率检测，功耗小，且便于携带和移动。
[0038]实施例二
[0039]参考图4，本发明提供的一种无损检测系统，包括:
[0040]便携式无损检测传感器201 ；
[0041]数据采集装置202，与便携式无损检测传感器201连接，用于为便携式无损检测传感器201中的励磁机构提供方波脉冲电流以及对隧道磁致电阻输出的检测信号进行处理。
[0042]便携式无损检测装置201的结构和工作原理请参考实施例一，在此不再赘述。
[0043]参考图5，数据采集装置202包括:
[0044]脉冲源模块203，用于为励磁机构提供方波脉冲电流；
[0045]脉冲驱动模块204，用于驱动脉冲源模块203为励磁机构提供方波脉冲电流；
[0046]采集模块205，用于采集隧道磁致电阻输出的检测信号；
[0047]信号处理模块206，用于对检测信号进行处理；
[0048]控制模块207，用于对脉冲源模块203、脉冲驱动模块204、采集模块205以及信号处理模块206进行控制；
[0049]供电模块208,用于为脉冲源模块203、脉冲驱动源模块204、米集模块205、信号处理模块206以及控制模块207供电。
[0050]具体地，采集模块205和脉冲源模块203通过线缆分别与便携式无损检测传感器的隧道磁致电阻和励磁线圈连接，脉冲源模块203在脉冲源驱动模块204的作用下为励磁线圈提供方波脉冲电流，采集模块205采集隧道磁致电阻的检测信号，信号处理模块206对该检测信号进行处理，以获得待检测部位的损伤信息。
[0051]具体的，信号处理模块206将检测信号与数据库中对应不同损伤情况的标定信号进行比较，选择与检测信号对应的标定信号，根据预先建立的损伤情况与标定信号之间的映射关系，获取与标定信号对应的损伤信息。
[0052]该损伤信息包括待检测部位缺陷的当量尺寸和缺陷深度。
[0053]获得标定信号的方法包括:
[0054]将无损检测探头放置于标准试块的无损伤位置，并通过无损检测探头中的隧道磁致电阻获取基准信号；
[0055]将无损检测探头移动至标准试块的已知损伤位置；并通过无损检测探头中的隧道磁致电阻获取损伤信号；
[0056]对基准信号和损伤信号进行差分处理，获得对应所述已知损伤位置的当量尺寸和缺陷深度的标定信号。
[0057]考虑到无损检测探头的个体差异，因此在检测之前进行校准标定，开启数据采集装置，将无损检测探头放置于标准试块的无损伤位置，检测此位置的涡流磁场，获取的信号作为基准信号，并绘制基准数据缺曲线，在将无损检测探头移动至标准试块的已知损伤位置，该位置的缺陷深度和当量尺寸已知，检测该位置的涡流磁场，获得的信号作为损伤信号，并绘制缺陷数据曲线，对基准信号和损伤信号进行差分处理，获得的差分数据即为对应该缺陷位置的当量尺寸和缺陷深度的标定信号，绘制该差分数据曲线，利用已知的不同缺陷深度和当量尺寸的标准试块对无损检测探头进行标定，得到不同缺陷深度和当量尺寸对应的标定信号，对损伤情况的标定信号进行存储，建立相应的数据库。
[0058]本实施例提供的无损检测系统，采用隧道磁致电阻作为检测元件，磁场灵敏度和空间分辨率更高，且灵敏度与磁场变化无关，实现了深层缺陷的高分辨率检测，功耗小，且便于携带和移动，能够兼顾检测深度和检测灵度敏。
[0059]在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0060]本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:只读存储器(Read-Only Memory,简称 ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称 RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0061]在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0062]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
[0063]最后应说明的是:虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【权利要求】
1.一种便携式无损检测传感器，其特征在于，包括: 手持部; 与所述手持部配合连接的无损检测探头，用于对待检测部位进行无损检测； 所述无损检测探头包括隧道磁致电阻以及励磁机构，所述隧道磁致电阻与所述励磁机构配合连接，所述励磁机构用于在方波脉冲电流的作用下为待检测部位提供涡流磁场，所述隧道磁致电阻用于检测所述待检测部位的涡流磁场变化情况，并生成相应的检测信号输出。
2.根据权利要求1所述的便携式无损检测传感器，其特征在于，所述励磁机构包括励磁线圈和磁体，所述励磁线圈缠绕于所述磁体上，所述隧道磁致电阻设置于所述励磁机构的几何中心处。
3.根据权利要求2所述的便携式无损检测传感器，其特征在于，所述无损检测探头还包括设置于所述励磁机构外围的绝缘层。
4.根据权利要求3所述的便携式无损检测传感器，其特征在于，所述无损检测探头还包括设置在所述绝缘层外围的屏蔽壳体。
5.根据权利要求1所述的便携式无损检测传感器，其特征在于，所述手持部包括中空部分，所述中空部分设有线缆，所述线缆延伸至外部，用于将所述检测信号传输至外部以及将外部的方波脉冲电流输入至励磁机构。
6.根据权利要求5所述的便携式无损检测传感器，其特征在于，所述手持部的中空部分设置有滤波模块，所述滤波模块与所述隧道磁致电阻连接，用于对输出的检测信号进行滤波处理。
7.根据权利要求6所述的便携式无损检测传感器，其特征在于，所述手持部的中空部分还设置有放大模块，所述放大模块与所述滤波模块连接，用于对滤波处理后的检测信号进行放大处理。
8.根据权利要求1所述的便携式无损检测传感器，其特征在于，所述无损检测探头连接于所述手持部的一端，并与所述手持部呈90度或者呈180度。
9.一种无损检测系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的便携式无损检测传感器，还包括: 数据采集装置，与所述便携式无损检测传感器连接，用于为所述励磁机构提供方波脉冲电流以及对隧道磁致电阻输出的检测信号进行处理。
10.根据权利要求9所述的无损检测系统，其特征在于，所述数据采集装置包括: 脉冲源模块，用于为所述励磁机构提供方波脉冲电流； 脉冲驱动模块，用于驱动所述脉冲源模块为所述励磁机构提供方波脉冲电流； 采集模块，用于采集所述隧道磁致电阻输出的检测信号； 信号处理模块，用于对所述检测信号进行处理； 控制模块，用于对所述脉冲源模块、脉冲驱动模块、采集模块以及信号处理模块进行控制； 供电模块，用于为所述脉冲源模块、所述脉冲驱动源模块、采集模块、信号处理模块以及控制模块供电。
【文档编号】G01N27/90GK103760228SQ201310714594
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】郑阔海, 苗育君, 杨生胜, 李存惠, 王鷁, 孔风连, 全小平, 顾征, 王彤 申请人:兰州空间技术物理研究所