设备和电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种设备及电路装置，特别但不唯一地，涉及一种用于交流电场测量(Alternating Current Field Measurement，ACFM)探头的设备和电路装置。
【背景技术】
[0002]ACFM被用在对导电材料(所谓“检测件”或“检验件”)的缺陷(例如表面裂纹以及会出现在材料内部的其他断裂和间断)的无损检测中。该技术具有如下特定应用，即，无需进入或接触清洁(所谓“光洁”)的金属表面，即可检测铁素体钢结构中的表面裂纹并确定其尺寸。因此，该技术消除了诸如对要探测的区域实施大规模的预清理或者去除保护涂层的需求。
[0003]总体而言，该技术利用在金属样品或检验件的表面感应出较小的交流电流的探头实现其功能。对于检测件的无损表面，当探头产生大致均匀的诱导磁场时，探头传感器所在位置的交流电流是相对线性的。诱导磁场被配置为至少在对应于传感器的区域中是大致均匀的。交流电流的穿透深度(也被称为“趋肤深度”)取决于检测件的电导率和磁导率以及交流电流的频率。在铁素体钢中，对于交变频率为5kHz的电流，趋肤深度为0.1_至0.2_的量级。
[0004]当探头下方存在缺陷(例如表面裂纹)时，该缺陷将使感应电流失真，并因此使感应电场失真。所以，由感应电场产生的磁场(感应磁场)将会失真。因此，探头将输出不同于该探头位于不存在裂纹的表面区域上方时的信号。
[0005]申请人已在欧洲专利申请公布第EP0566624号中公开了一种ACFM系统，该系统用于感应出交流信号电流，并且具有位于探头中的包括第一线圈和第二线圈的多个传感器。探头中包括一个磁轭，其用于与被布置为纵轴在第一方向上延伸的第一线圈一起在第一方向上感应出均匀的场。第二线圈被布置为纵轴在与第一方向正交的第二方向上延伸的形式。该探头还包括一个处理器，其用于处理由线圈产生的指示检测件中的缺陷的信号，从而在显不器上显不一个磁场分量相对于另一个磁场分量的图。
[0006]然而，当由缺陷造成的信号的偏差随着检测件与金属的光洁表面之间的距离的增大而变小时，已有的ACFM探头(例如EP0566624中公开的ACFM探头)对探头到金属表面的距离较为敏感。所以，难以或者无法穿过较厚的涂层(例如厚度大于4mm至5mm的涂层)来检测缺陷。
[0007]考虑到上述问题，构思了本发明的各个方面和各实施例。
【发明内容】
[0008]根据第一方面，提供了用于交流电场测量(ACFM)探头的设备，所述设备包括用于产生磁场以用来在导体中感应出交流电场的装置、被布置为产生响应于交流电场的信号的传感器元件、以及被布置为在响应交流电场的信号中补偿所产生的磁场的影响的补偿元件。
[0009]根据第一方面的一个或多个实施例提供了一种用于ACFM探头的设备，其对ACFM探头在导体(也可以被称作检验件)上方的高度更不敏感。施加至导体表面的涂层(例如油漆)会导致ACFM探头在导体上方的高度增加。一个或多个实施例可以使ACFM探头能够在比以往涂敷了更厚的涂层的导体上使用，这是因为当检验件上使用了更厚的涂层时易于在ACFM测量中占据主导地位的诱导磁场的影响已得到补偿。对包括了根据第一方面的设备的ACFM探头的使用消除了在使用ACFM探头进行检验之前从检验件上去除涂层的需求。
[0010]ACFM探头在导体上方的高度为传感器在导体表面上方的高度。导体表面提供了有用的数据，在这点上应当理解，作为测量高度的起点的导体表面是实际上消除了在表面轮廓中的微小起伏的“名义上的”表面。然而，可以检测到具有2_3mm的深度甚至相同或相似量级的高度变化的缺陷。
[0011]一个或多个实施例在以信号指示导体的缺陷的无损检测中具有特定应用。对包含根据一个或多个实施例的设备的ACFM探头在导体上方的高度的敏感度下降意味着能够检测到在涂有更厚的涂层的导体中的缺陷。通常，可以在导体上交叉移动所述设备或包含所述设备的ACFM探头。然而，也可以使所述设备或包含所述设备的ACFM探头保持静止，然后可以相对于所述设备移动导体。
[0012]可选地或附加地，一个或多个实施例可以包括具有补偿元件的设备，所述补偿元件相对于用于在导体中感应出交流电场的装置发生偏移。例如，可以将补偿元件定位与感应场相同的平面中，即，灵敏轴位于X-Y平面中。然后，将补偿元件围绕其Z通路(access)旋转，从而使它仍然位于X-Y平面中，但是灵敏轴离开X方向朝着Y方向移动。旋转量的大小取决于在电感器上方的补偿线圈相对于在电感器下方的绝对线圈的距离。
[0013]这样的设备可以使所述设备的高度减小，这是因为凭借补偿线圈相对于用于在导体中感应出交流电场的装置的偏移指向，可以将补偿线圈移动得更靠近用于在导体中感应出交流电场的装置而仍然产生这样的输出:当补偿元件在与传感器元件的位置等效的位置且具有与传感器元件的指向相同的指向时，该输出对应于由传感器元件产生的信号。与传感器元件相比，补偿元件可以对磁场更不敏感。
[0014]在一个或多个实施例中，所述设备可以包括补偿电路，其被布置为在响应交流电场的信号中补偿对应于补偿元件的输出的信号，以提供补偿后的信号输出。可以将补偿电路布置为从响应交流电场的信号中减去对应于补偿元件的输出的信号，以提供补偿后的信号输出。补偿电路可以包括差分放大器，其被布置为在第一输入端接收对应于补偿元件的输出的信号，并在第二输入端接收响应于交流电场的信号。
[0015]这样的设备意味着补偿元件和传感器元件无需用导线串联。这减少了在ACFM探头内部布线的复杂性，因为补偿元件和传感器元件无需用导线连接在一起，而只需简单连接至补偿电路。
[0016]在一个或多个实施例中，所述设备可以包括补偿电路，其包括在补偿后的信号输出与响应交流电场的信号之间进行切换操作的切换电路。切换电路可以包括2选1多路选择器，其被配置为在各自的输入端接收响应于交流电场的信号以及补偿后的信号输出。所述设备可以包括多个传感器元件，并且该电路还包括耦接至补偿电路的输入端的输入切换电路。可以将输入切换电路配置为从多个传感器元件中的每一个接收响应于交流电场的多个输入信号，输入切换电路可以控制将多个信号中的某一个切换至补偿电路的输入。
[0017]所述设备还可以包括多个补偿元件以及耦接至补偿电路的输入端的补偿输入切换电路。补偿输入切换电路被配置为接收多个补偿信号，其中多个补偿信号中的每一个来自多个补偿元件中的每一个。补偿输入切换电路还可以控制将多个补偿信号中的某一个切换至补偿电路的输入端。这样的切换电路允许所述设备在“原始输出”(即，没有对设备在检测件上方的高度的效应进行补偿的传感器元件的输出)与“补偿后的输出”(即，已进行补偿的传感器元件的输出)之间进行切换。包含这样的电路的设备更加灵活和可用，这是因为它可以在具有更厚涂层的导体上、具有较薄涂层的导体上或者没有涂层的导体上使用。
[0018]在一个或多个实施例中，所述设备包括梯形电感器元件。
[0019]这样的梯形电感器向正在进行检测的导体提供了更高水平的电感，并使得能够在电感器的极点上方存在可以将探头电子电路安置在电感器体内部的更广阔空间。
【附图说明】
[0020]现在将参照以下附图仅为示意性地描述根据本发明的一个或多个实施例，其中:[0021 ]图1是对根据本发明的一个实施例的用于ACFM探头的设备的示意性说明；
[0022]图2是对根据本发明的一个实施例的补偿电路的示意性说明；
[0023]图3a是对根据本发明的一个实施例的包含多个传感器线圈和多个补偿线圈的用于ACFM探头的设备的示意性说明；
[0024]图3b是对根据本发明的一个实施例的补偿电路的示意性说明；
[0025]图4a示出了一个根据本发明的实施例的包括相对于检验件偏移的补偿线圈的用于ACFM探头的设备；
[0026]图4b示出了一个根据本发明的实施例的包括相对于检验件偏移的补偿线圈的用于ACFM探头的设备的顶视图；
[0027]图5是对根据本发明的一个实施例的设备的示意性说明，其中电感器线圈被布置为提供最优电感;以及
[0028]图6是对根据本发明的一个实施例的切换电路的示意性说明。
【具体实施方式】
[0029]现在将参照