一种可检测飞机铆接结构裂纹缺陷的远场涡流无损检测装置的制作方法

本实用新型涉及无损检测领域，尤其是飞机铆接结构裂纹缺陷检测装置。

背景技术：

飞行器在服役过程中，需要承受高温、高压、高应力，以及酸雨、紫外线辐射等恶劣的工作条件。飞机机身铆接结构作为关键承力部位，极易在其周围产生各种疲劳裂纹。裂纹长期积累，可能导致机身关键部位脱落甚至机身解体，给飞行安全带来严重威胁。提前采用各类无损检测方法对飞机铆接结构进行检测评估，是确保飞行安全的重要手段。

针对铆接结构的检测评估，传统的检测方法包括超声检测、X射线检测、常规涡流检测等。超声检测由于无法穿透层间空气，只能实现对第一层结构的检测。X射线检测设备体积庞大，检测时需要对被测件进行拆卸，并且需要相应的防辐射措施，不便于大规模应用。常规涡流检测虽然能够渗透到多层结构，但由于受到集肤效应的限制，难以实现对深层缺陷的检测，检测信号受提离效应、激励线圈直接场的影响，特征提取困难。

技术实现要素：

典型的被测试件为多层铆接结构，包括上下两层、铆钉以及缺陷。针对现有技术检测缺陷的不足，本实用新型提供一种可检测飞机铆接结构裂纹缺陷的无损检测装置，包括控制器、信号发生单元、功率放大单元、探头单元、信号调理与数据采集单元，其特征在于：

控制器输入与信号调理与数据采集单元连接，用于检测数据的存储与结果分析显示；控制器输出与信号发生单元连接，用于对信号发生单元、进行初始化设置，负责发出相应控制命令；

信号发生单元，与功率放大单元连接，其根据控制器的控制命令产生特定频率幅值的激励信号；

功率放大单元，与探头单元中的激励线圈连接，其将信号发生单元产生的激励信号进行相应的放大处理以使其满足激励线圈的工作要求；

探头单元由激励线圈、检测线圈、聚磁磁路、磁屏蔽构成；其中

激励线圈与功率放大单元连接，绕制在聚磁磁路上，用于产生激励磁场；

检测线圈，与信号调理与数据处理单元连接，用于收集空间中的磁场分布，检测线圈与激励线圈轴心相距3-5cm；

聚磁磁路使得激励线圈产生的磁场经由聚磁磁路的引导向下传播；

磁屏蔽加装在聚磁磁路的外侧，包围聚磁磁路，阻碍激励线圈产生的磁场向空间中扩散传播，磁屏蔽与聚磁磁路保持间隔；

激励线圈、聚磁磁路与磁屏蔽三者底部平齐，紧贴被测试件上表面，放置铆钉的正上方；

信号调理与数据采集单元，其一端与检测线圈相连接，用于接收检测线圈输出的感应信号，对其进行放大、滤波以及数据采集；其另一端与控制器相连接，由控制器控制其采样频率，并且由控制器对采集的数据进行存储。

在本发明的一个实施例中，磁屏蔽与聚磁磁路保持间隔为3-8mm。

本实用新型可检测飞机铆接结构裂纹缺陷的无损检测装置具有结构简单，操作方便，检测厚度大、缺陷识别率高，通用性较好的优点，对非磁性及磁性金属材料铆接结构中的裂纹缺陷均达到较好的检测效果。

附图说明

图1为本实用新型可检测飞机铆接结构裂纹缺陷的远场涡流无损检测装置的组成示意图；

图2为本实用新型可检测飞机铆接结构裂纹缺陷的远场涡流无损检测装置中探头单元与被测试件的垂直剖面图；

图3为本实用新型可检测飞机铆接结构裂纹缺陷的远场涡流无损检测装置中探头单元与被测试件的水平剖面图。

附图标记说明：1、控制器；2、信号发生单元；3、功率放大单元；4、探头单元；5、被测试件；6、信号调理与数据采集单元；7、激励线圈；8、检测线圈；9、铆钉；10、缺陷；11、聚磁磁路；12、磁屏蔽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型可检测飞机铆接结构裂纹缺陷的远场涡流无损检测装置包括控制器1、信号发生单元2、功率放大单元3、探头单元4、被测试件5、信号调理与数据采集单元6。其中，探头单元4由激励线圈7、检测线圈8、聚磁磁路11、磁屏蔽12构成，如图2所示；被测试件5为多层铆接结构，包括上下两层、铆钉9以及缺陷10。

控制器1用于对信号发生单元2以及信号调理与数据采集单元6进行初始化设置，发出控制命令控制其工作状态，并进行检测数据的存储与结果分析显示，其输入端与信号调理与数据采集单元6连接，输出端与信号发生单元2连接。

信号发生单元2根据控制器1的命令产生激励信号，其输入端与控制器1连接，输出端与功率放大单元3连接。

功率放大单元3将信号发生单元2产生的信号进行相应的功率放大，使其达到激励线圈7的要求，然后将激励信号加载到激励线圈7上，其输入端与信号发生单元2连接，输出端与探头单元4中的激励线圈7连接。

探头单元4放置于被测试件5中铆钉9的上方，以铆钉9中心为轴进行360度旋转扫描，实现对铆钉9周围缺陷的检测，其中激励线圈7与检测线圈8的轴心相距3-5cm，激励线圈7与功率放大单元3连接，检测线圈8与信号调理与数据采集单元6相连。

信号调理与数据采集单元6用于对检测线圈8采集的检测信号进行相应的放大、滤波、整形以及数据采集，并将采集到的数据传送至控制器1进行存储、分析、结果显示以及离线处理。其输入端与探头单元4中的检测线圈8连接，输出端与控制器1连接。

如图2所示，探头单元4包括激励线圈7、检测线圈8、聚磁磁路11、磁屏蔽12。激励线圈7以本领域技术人员熟知的方式绕制在聚磁磁路11上，磁屏蔽12加装在聚磁磁路11的外侧，与聚磁磁路11保持间隔3-8mm。激励线圈7、聚磁磁路11与磁屏蔽12三者底部平齐，紧贴被测试件5上表面，放置铆钉9的正上方。检测线圈8与激励线圈轴心相距3-5cm，放置在磁屏蔽12之外。激励线圈7在加载激励信号后，在周围空间中感应出一个强烈的激励磁场。聚磁磁路11由良导磁材料制成，对激励线圈7产生的磁场具有汇聚及引导作用，使得大部分磁场向下传播，穿透被测试件5。由于磁屏蔽12的作用，检测线圈8不受激励线圈7产生磁场的直接影响，并使得被测试件5上方空间中的磁场弱于下方空间中的磁场，因此磁场穿透被测试件5传播一定距离后将会再次穿透被测试件5向上传播，这也正是远场涡流的“二次穿透”现象。磁场传播过程中，受到被测试件5中缺陷10的扰动将会产生相应的变化。探头4以铆钉9中心为轴进行360度旋转，检测线圈8收集空间中磁场的变化，经信号调理与数据采集单元6进行采集处理后送至控制器1进行相应的分析判断，便可实现对缺陷的检测。

本实用新型在使用时，首先将探头单元4正确安放在被测试件5上方，确保激励线圈7位于铆钉9的正上方，然后由控制器1对信号发生单元2以及信号调理与数据采集单元6的控制参数进行初始化设置，完成此步骤后，即可启动软件进行空间电磁量分布的数据采集以及实时存盘操作，与此同时，控制检测线圈8沿如图3所示路径，以铆钉9中心为轴进行360度旋转，收集铆接结构附近空间中的磁场分布信息。检测线圈8的检测信号经由信号调理与数据采集单元6进行放大、滤波、整形以及数据采集后，再由控制器1对采集到的数据进行实时存盘处理，控制器1可以在检测过程中对数据进行实时处理并显示实时的检测结果，也可以在检测结束后对数据进行相应的离线分析处理。

被测试件5可为磁性或非磁性金属导体，本实用新型的最大可检测厚度达到20mm。

本实用新型对铆接结构裂纹缺陷宽度分辨率达到0.2mm。

本实用新型利用远场涡流不受集肤效应限制，可以穿透多层结构的特点，设计出一种基于远场涡流的无损检测装置，以实现对铆接结构中深层缺陷的检测。通过采用特别设计的磁屏蔽结构来实现对远程涡流检测的信号增强与磁场抑制，从而提高装置的检测能力。采用该装置对铆接结构缺陷进行检测时，激励线圈和检测线圈以铆钉中心为轴进行360度旋转，从而既实现了对缺陷的快速精确定位，又实现了对缺陷的定量。

本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。