一种用于曲面零件缺陷检测的柔性涡流传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电磁涡流无损检测技术领域，涉及一种为快速检测曲面铁磁金属构件微小缺陷设计制作的新型阵列涡流传感器结构。可用于曲面导电材料制成的构件的电涡流检测技术中，为实际不规则构件的快速检测，提供一种新的检测方案。
【背景技术】
[0002]金属材料中的裂纹、气孔等缺陷，一定程度上影响了机械产品服役的安全性和可靠性，对机械产品关键零部件定期进行无损检测，是必不可少的检测环节，也是机械的制造、维修和维护中一项重要的任务。利用电磁感应原理工作的涡流传感器是常规检测中一种重要的检测方法，具有高速、低成本，对环境要求低等优势。
[0003]本发明提出了一种能够自动贴合在铁磁试件上的新型柔性涡流阵列传感器结构，这种传感器利用磁胶与铁磁构件之间的相互吸引力的作用，使集成在柔性电路板中的平面祸流传感器能够自动与铁磁金属材料构件的表面很好的贴合，实现阵列传感器每个单元在检测时提离高度的变化非常小，克服了传统的涡流阵列结构在曲面零件检测时提离高度变化带来的提离噪声和传感器轴线与零件表面之间的夹角关系带来的检测噪声的影响下，检测效率低，漏检率高等不足，有效的提高了实际涡流阵列间的可靠性和快速性。
[0004]本发明的目的在于为快速检测铁磁曲面金属材料构件裂纹状缺陷提供一种新型的阵列涡流传感器原理性装置。
【发明内容】
[0005]本发的中的传感器结构由传感器模块和施力模块两部分组成。其中传感器模块由集成在四层柔性电路板上的6个激励-接受单元组成。每个激励-接收单元中的激励线圈由2阶和I阶科赫雪花分形曲线嵌套串联而成，其线宽为12mil，布置在柔性电路板的第二层中；接收线圈为阿基米德螺线，其线宽为8mil，布置在柔性电路板的第四层中；柔性电路板的另外两层作为走线层。各个传感器单元之间，激励线圈相互串联而成，而接收线圈各自独立将感应电压输送到六通道信号调理电路。
[0006]柔性阵列传感器的施力模块为一种可以发生变形且具有磁性的橡胶。首先用砂纸将磁胶的磁性表面打磨，然后涂上802胶水，最后将其与柔性电路板粘接在一起组成柔性涡流阵列传感器。
[0007]传感器单元输出的感应信号有六通道的信号调理电路进行进一步处理。该信号调理电路的每一个通道由差分仪表放大器、乘法器与低通滤波器组成的解调器、二次放大与二阶低通滤波器组成。
[0008]信号经过A/D转换之后由计算机对其检测信号进一步处理。该系统的其信号采集与调理软件由C#编写而成，其主要功能是采集多通道信号，对各个通道的信号进行整理，对各个通道的数字信号进行滤波与特征提取，最后实现成像。
[0009]有益效果:
[0010]本发明设计了一种可自动吸附在铁磁材料表面的新型柔性涡流阵列传感器，用于快速检测曲面铁磁试件表面和近表面的微小裂纹曲线。这种传感器由于具有柔性可变形和自动产生于铁磁时间产生吸引力，有效克服了传统涡流传感器阵列对提离和传感器与试件之间的相对位置关系的敏感性问题，降低了提离噪声。这种传感器自动与铁磁材料产生吸附力，发生自动变形，可以很好的满足检测中对提离高度的要求，是一种具有重要使用价值的新型传感器结构。
【附图说明】
[0011]图1:传感器实物图。
[0012]图2:传感器吸附在铁磁曲面构件实物图。
[0013]图3:传感器信号调理信号电路结构图。
[0014]图4:信号采集软件界面。
[0015]图5:缺陷试件图，图中缺陷尺寸长X宽X深为10X0.15X 1mm。
[0016]图6:本专利新结构传感器的扫查成像结果。
【具体实施方式】
[0017]为了更好地说明本发明的目的和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
[0018]实施例中选用铁磁曲面金属构件，在上面用电火花蚀刻方式加工出尺寸为(宽X长X深)0.15mmX20mmXlmm的裂纹状缺陷，，如图5所示，选择曲面是为了验证改传感器的吸附能力。将传感器沿试件轴线方向移动，从成像图片中可以看出，高亮的部分为裂纹的位置。本实施例仅为一种铁磁材料的试件进行了检测。本发明可以对多种铁磁导电材料进行检测，且传感器的线圈圈数、线径等可以调整。
【主权项】
1.一种集成在柔性电路板中的阵列涡流传感器，其特点是激励装置采用科赫分形图形，信号拾取线圈采用阿基米德螺线，二者组成一个传感器单元。当向激励线圈中通过单一频率或多频率的正弦电流，或脉冲电流时，在试件中感应出一种与激励线圈相似的分形涡流，这种涡流与裂纹之间产生相互作用，从而实现裂纹的检测。2.将6个上述的传感器单元排在一条直线上，形成一个线阵列传感器，各个单元之间的线阵列线圈之间采用串联的方式，工作时同时通过相同的激励电流。各个单元的信号拾取线圈之间相互独立，各自产生的检测信号以差分的形式分别通过仪表放大器放大，再经过六通道信号调理电路提取信号特征。3.将上述的涡流阵列传感器的柔性电路板与柔性磁胶粘接在一起，其特点是传感器在检测铁磁性零件时，在磁胶与被测试件之间的磁力的作用下，传感器自动发生变形，与被测曲面试件紧紧的贴合在一起，减少提离高度，从而降低检测中的提离噪声。4.权利要求3种的磁胶与压电陶瓷等其它厚度较薄的敏感元件粘接而成的阵列传感器。
【专利摘要】本发明属于无损检测领域中电磁涡流检测技术范畴。传统的涡流传感器在检测曲面零件时，由于提离高度不断变化导致检测信号中存在很大的提离噪声，导致很大的漏检概率。而柔性涡流传感器其柔性可变形的特点，能够很好减少提离高度的变化，从而抑制提离噪声。本发明将科赫分形平面涡流传感器集成在柔性电路板中，并与柔性磁胶粘接在一起，组成一种柔性涡流阵列传感器。在检测铁磁零件时，通过磁胶与零件之间的磁力的作用，是传感器与试件自适应的贴合在一起，避免了又提离导致的提离噪声，从而提高涡流对曲面检测的灵敏度。
【IPC分类】G01N27/90
【公开号】CN105158330
【申请号】CN201510568512
【发明人】张卫民, 陈国龙, 庞炜涵, 秦峰, 岳明明
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月9日