本实用新型涉及管道无损检测领域，具体涉及一种用于管道变形检测的大量程电涡流传感器及其制作方法。
背景技术：
管道变形检测器是用于在役管道检测的专用设备，其中传感器是其变形量检测的核心元件。目前，用于管道变形检测的传感器多采用机械接触式传感器，对检测管道内壁的防腐层会造成不同程度的损坏。采用非接触式电涡流传感器是替代机械接触式传感器的较好解决方案，但是目前成熟的涡流传感器检测量程最大只有50mm，而实际上φ1219mm管道的最大变形量可达150mm，现有成熟的涡流传感器不能满足φ1219mm或更大管道的变形测量范围。因此，需要研制一种大量程非触式涡流传感器。
技术实现要素：
鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提出了一种大量程非触式涡流传感器及其制作方法。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于管道变形检测的大量程电涡流传感器，包括：传感器基座，其底部设置有凹槽；传感器线圈，设置在所述传感器基座顶面上，用于发出感应信号及接收探测信号；封装盖，盖设于所述传感器线圈上并包覆所述传感器线圈，将所述传感器线圈封装在所述传感器基座顶面上；以及信号处理电路组件，容置并密封于所述凹槽内，并接收传感器线圈获得的探测信号，进行信号处理，其中，所述传感器线圈在其绕线平面内的截面为第一矩形。
在一些实施例中，所述第一矩形的长宽比为1.5～5/3。
在一些实施例中，采用耐高压密封胶密封所述信号处理电路组件，所述耐高压密封胶由双组份室温固化环氧胶构成。
在一些实施例中，所述传感器基座在所述传感器线圈绕线平面内的截面为第二矩形，所述第二矩形的长和宽分别基本上等同于所述第一矩形的长和宽。
在一些实施例中，所述探测信号为电压V，其与检测的距离x符合式 1：
V＝k×e-0.04x+b，其中，k，x及b为实数且0.5≤k≤1, -3≤b≤-1，0≤x≤150mm，式1对应的曲线的斜率为负，且随着x 的逐渐增大，所述斜率的绝对值逐渐变小，根据探测信号电压V的值来确定检测的距离x。
在一些实施例中，所述斜率的绝对值小于阈值r时，所述探测信号电压V的倍增电压V′与检测的距离x符合式2：
V′＝k′×e-0.04x+b，其中k′及N为实数，且k＇＝Nk,3≤N≤10， T≤x≤150mm，T为式1对应曲线斜率绝对值为阈值r时对应的x的值，根据倍增电压V＇的值来确定检测的距离x。
从上述技术方案可以看出，本实用新型至少具有以下有益效果：
传感器线圈在其绕线平面内的截面为矩形，其相较于具有相同面积的圆形截面的传感器线圈具有更高的测量精度和更大的检测量程；
采用耐高压密封胶灌封信号处理电路组件来形成电涡流传感器，可以使电涡流传感器具备耐压特性，可以承受15Mpa的压力；
基于信号曲线通过获取探测信号电压V的值来获得检测的距离x，对于信号曲线的斜率的绝对值小于阈值的部分，采用通过获取探测信号电压 V的倍增电压值V＇的值来获得检测的距离x，提高检测精确度。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的电涡流传感器的结构示意图；
图2为探测信号与检测距离的对应关系图；
图3示出了本实用新型另一实施例中电涡流传感器的制作方法的流程图。
具体实施方式
本实用新型某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本实用新型的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本实用新型满足适用的法律要求。
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型一实施例提供一种电涡流传感器，包括传感器基座、传感器线圈、封装盖以及信号处理电路组件。其中信号处理组件可以为电路板，该电涡流传感器可以用于管道内部的非接触检测，通过检测设置在待测金属管内电涡流传感器距离金属管壁的距离可以非接触的检测被测管道的变形。
图1为本实用新型一实施例的电涡流传感器的结构示意图，如图1所示，电涡流传感器100，包括传感器基座10、传感器线圈20、封装盖30 以及信号处理电路组件40。传感器基座10为柱状结构，其底部设置有凹槽11，传感器线圈20设置在所述传感器基座10顶面上，封装盖30盖设于传感器线圈20上并包覆传感器线圈20，将传感器线圈20封装在所述传感器基座10顶面上，用于保护传感器线圈20，封装盖30可以采用焊接或粘接的方式与传感器基座10顶面结合。信号处理电路组件40，容置并密封于传感器基座10底部的凹槽11内，用于产生激励传感器线圈20的感应信号，并接收传感器线圈的检测信号，进行信号处理，获得电涡流传感器100检测的距离金属管壁的距离。传感器基座10和封装盖30为了避免干扰电涡流传感器的信号，可以采用非金属绝缘材料制成，例如为聚氨酯等树脂材料。
传感器线圈20可以采用铜线绕制，其测量值为检测范围内平均值，传感器线圈20在绕线平面内的截面可以为圆形或矩形或其他形状，采用圆形截面的传感器线圈的制作工艺相对简单。对应采用相同电线绕线形成的圆形截面的传感器线圈来说，传感器线圈的面积越大，其量程也越大，但由于其检测范围(在传感器线圈位于待测金属管相同位置处时，检测范围为传感器线圈检测的待测金属管管壁面积)也越大，其检测精度越低。根据现有工艺，量程/线圈直径通常位于0.6～1的范围，大量程传感器线圈的直径通常过大，不适合金属管道检测。在一实施例中可以采用矩形绕线截面，其与具有相同截面面积采用圆形绕线截面的传感器线圈的量程大致相同，但其检测范围较具有相同截面面积采用圆形绕线截面的传感器线圈小，可以获得较高的检测精度。考虑其加工工艺的可行性，优选采用长宽比为1.5～5/3范围内的矩形截面的传感器线圈，在获得较大检测量程的同时具有较高的检测精度，其量程可以为150mm或更大。
传感器基座10在所述传感器线圈20绕线平面内的截面与传感器20 的截面具有相同或相似形状，其均为矩形时，所述传感器基座10在所述传感器线圈20绕线平面内的截面的长和宽可以分别基本上等同于或略大于传感器线圈20在其绕线平面内截面的长和宽。
信号处理电路组件40可以采用电路板，其容置于凹槽11内，并被耐高压密封胶50密封，所述耐高压密封胶由双组份室温固化环氧胶构成。采用该种结构的电涡流传感器可以耐高压，例如在15Mpa的压力等恶劣环境中正常工作。
以下介绍电涡流传感器探测原理，采用上述的截面为矩形的传感器线圈，当电涡流传感器在待测金属管中沿其轴线移动时，信号处理电路组件 40激励传感器线圈产生交变电流进而产生了交变磁场作用于被测金属管管壁，在管管壁表面产生漩涡状的感应电流，即电涡流，与此同时该电涡流产生一个方向与传感器线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使传感器线圈高频电流的幅度和相位得到改变，即传感器线圈的等效阻抗的变化，信号处理电路组件40将该等效阻抗的变化转变为电压的变化，形成探测信号。
探测信号电压V，其与检测的距离x符合式1：
V＝k×e-0.04x+b，其中，0.5≤k≤1,-3≤b≤-1，k，b为实数。
其中0≤x≤150mm。
图2为探测信号与检测距离的对应关系图，其中，横坐标表示检测的距离x，纵坐标表示电压值。实曲线为式1对应的曲线，如图2所示，式 1对应的曲线的斜率为负，且随着x的逐渐增大，所述斜率的绝对值逐渐变小，可以根据探测信号电压V的值来确定检测的距离x。探测信号电压 V的分辨率可采用斜率绝对值表示，斜率的绝对值越大，表明分辨率越高；反之，表明分辨率越低，由附图2可知，探测信号电压V的分辨率随着检测距离x的增大而降低，此时由获取的探测信号电压V计算获得检测的距离x的精确度不高。
为了克服该问题，将实曲线斜率的绝对值小于阈值r的部分进行倍增放大，图2中式1对应曲线上的点R处的斜率的绝对值为r,R点处对应的 x为T，例如T＝60mm。此时探测信号电压V的倍增电压V′与检测的距离 x符合式2：
V′＝k′×e-0.04x+b，其中，k′＝Nk,3≤N≤10，T≤x≤150mm， k′，N为实数。
图2中虚曲线表示式2对应的曲线，对于式1对应曲线斜率的绝对值小于阈值r的部分，由于采用了倍增放大(N倍放大)的方式，探测信号电压V的倍增电压V′的分辨率显著提高，根据其获得的检测的距离x的精确度亦相应提高。
本实用新型另一实施例提供一种电涡流传感器的制作方法，图3示出了本实用新型另一实施例中电涡流传感器的制作方法的流程图，如图3所示，该制作方法包括：
S100在传感器基座底部设置凹槽；
传感器基座10为柱状结构，采用非金属绝缘材料制成，例如为聚氨酯等树脂材料，其可以采用浇铸的方式直接一体成型带有底部凹槽11的结构，也可以在柱状体结构底部采用机械加工或刻蚀工艺形成凹槽11。
S200在传感器基座顶面上设置传感器线圈，并采用封装盖将所述传感器线圈封装在所述传感器基座顶面上；
传感器线圈20可以采用铜线绕制，其在绕线平面内的截面可以为圆形或矩形或其他形状，本实施中优选为矩形，长宽比优选为1.5～5/3的范围。封装盖30可以采用与传感器基座10相同的材质，可以采用焊接或粘接的方式与传感器基座10顶面结合。
传感器基座10在所述传感器线圈20绕线平面内的截面与传感器20 的截面具有相同或相似形状，例如均为矩形，所述传感器基座10在所述传感器线圈20绕线平面内的截面的长和宽可以分别基本上等同于或略大于传感器线圈20在其绕线平面内截面的长和宽。
S300将信号处理电路组件容置并密封于所述凹槽内。
具体包括以下步骤：
S301：将信号处理电路组件容置在所述凹槽内；
S302：采用双组份室温固化环氧胶5:1调制耐高压密封胶；
S303：将调制后的耐高压密封胶边搅拌边灌封至所述凹槽内，避免出现气泡，完全包覆所述信号处理电路组件；
S304：将完成灌封的传感器基座底面朝上在室温环境下固化20小时以上，例如固化24小时。
应注意，附图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本实用新型实施例的内容。
实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。