基于阵列远场涡流的检测探头及紧固件孔边缺陷定位方法

本发明涉及紧固件检测，特别是涉及一种基于阵列远场涡流的检测探头及紧固件孔边缺陷定位方法。

背景技术：

1、现有技术中，高锁螺栓紧固件广泛应用于飞机多层结构中，对高锁螺栓紧固连接结构孔边缺陷的检测尤为重要。传统的无损检测方法如常规涡流检测、超声检测、渗透检测、射线检测等受检测技术本身的限制，无法在不拆卸的情况下，完成对飞机多层铆接结构深层隐藏缺陷的原位检测。比如，超声检测需要耦合剂，且多层铆接结构间存在间隙，声波衰减较大，无法对其检测；射线具有放射性，存在安全隐患，不适应于在役检测；而涡流具有无需耦合、检测速度快等优点，但常规涡流检测技术只适用于金属表面缺陷的检测；远场涡流检测技术是近些年发展的一种无损检测方法，它具有检测深度深、检测效率高等优点，可以发现内部隐藏缺陷并对其定量评价。目前针对紧固结构的远场涡流检测技术都为单通道需旋转360°进行检测，手动旋转检测时易偏心导致产生干扰信号，而增加辅助装置或者自动旋转会造成装置体积过大，飞机表面结构复杂，不易于操作，并且效率低下。

2、虽然阵列远场涡流检测技术可以兼顾扫查面积大和能有效检测埋深缺陷，但是现有的阵列远场涡流都针对管道进行优化研究不适用于紧固件检测。teitsmaa优化了阵列远场涡流传感器线圈参数，测试了不同结构的激励线圈检测信号，提高了检测灵敏度(teitsma a,maupin j.reduced mandated inspection by remote field eddy currentinspection ofunpiggable pipelines.gas technology institute,des plaines,il(united states)；2006.https://doi.org/10.2172/915813.)。falque r针对单通道远场涡流检测对管道小缺陷灵敏度不足的情况，设计了沿圆周分布的阵列接收线圈，建立了阵列远场涡流3d有限元模型，并对缺陷进行反演(falque r,vidal-calleja t,mirojv.remote field eddy current signal deconvolution and towards inversemodeling2017.https://doi.org/10.48550/arxiv.1708.05710)。但以上阵列远场涡流都针对管道进行优化研究不适用于紧固件检测。因此，亟需一种基于阵列远场涡流的适用于紧固件检测的孔边缺陷定位与评价方法和检测装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于阵列远场涡流的检测探头及紧固件孔周缺陷定位方法，该检测探头具有多个检测通道，无需旋转即可一次性将紧固件孔边全覆盖检测，且检测灵敏度、精确度高。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于阵列远场涡流的检测探头，包括：激励线圈以及环绕激励线圈设置的多个检测线圈；

4、所述激励线圈中心对准紧固件中心放置；

5、所述检测线圈用于检测孔周缺陷所在位置；多个所述检测线圈以激励线圈为中心，形成圆形阵列的线圈组。

6、进一步的，所述检测线圈设置有8个，形成8个检测通道，相邻两个所述检测线圈之间相距45°弧度。

7、进一步的，所述紧固件为高锁螺栓紧固件。

8、本发明还提供了一种基于阵列远场涡流的飞机紧固件孔边缺陷定位方法，应用于基于阵列远场涡流的检测探头，包括以下步骤：

9、s1、将激励线圈组的中心对准紧固件中心放置，进行静态检测，获取阵列检测信号，确定与孔边缺陷相邻的两个检测通道的检测信号；

10、s2、计算出所述两个检测通道的检测信号的幅值比值w，使用所述幅值比值w值通过孔边缺陷与相邻的两个检测通道的角度-w曲线进行定位，得到孔边缺陷的位置；

11、s3、利用磁场薄弱区衰减规律反推出孔边缺陷位于检测线圈轴心的检测信号；

12、s4、利用反推出的检测信号的相位和幅值进行缺陷评价。

13、进一步的，所述步骤s4，利用反推出的检测信号的相位和幅值进行缺陷评价，包括：根据反推出的检测信号的相位确定孔边缺陷的埋深，根据反推出的检测信号的幅值确定孔边缺陷的长度。

14、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种基于阵列远场涡流的检测探头，采用放置式静态的方式对紧固件进行检测，无需旋转即可一次性将紧固件孔边全覆盖检测，兼顾了扫查面积大和能有效检测埋深缺陷等优点，将放置式阵列远场涡流检测技术运用于飞机机体紧固件具有重大意义。本发明还提供了一种基于阵列远场涡流的紧固件孔边缺陷定位方法，通过通道间磁场薄弱区检测信号的衰减规律，提出了孔边缺陷与相邻的两个检测通道的角度-w模型，利用该模型对缺陷进行定位，反推出缺陷位于线圈正下方时的检测信号，并利用缺陷信号的相位和幅值进行缺陷评价，能够将缺陷定位误差控制在2°以内，定位误差小，定位精度高，检测灵敏度高，能够为阵列远场涡流的缺陷评价提供参考。

技术特征：

1.一种基于阵列远场涡流的检测探头，其特征在于，包括：激励线圈以及环绕激励线圈设置的多个检测线圈；

2.根据权利要求1所述的基于阵列远场涡流的检测探头，其特征在于，所述检测线圈设置有8个，形成8个检测通道，相邻两个所述检测线圈之间相距45°弧度。

3.根据权利要求1所述的基于阵列远场涡流的检测探头，其特征在于，所述紧固件为高锁螺栓。

4.一种基于阵列远场涡流的飞机紧固件孔边缺陷定位方法，应用于权利要求1-3任一所述的基于阵列远场涡流的检测探头，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的基于阵列远场涡流的飞机紧固件孔边缺陷定位方法，其特征在于，所述步骤s4，利用反推出的检测信号的相位和幅值进行缺陷评价，包括：根据反推出的检测信号的相位确定孔边缺陷的埋深，根据反推出的检测信号的的幅值确定孔边缺陷的长度。

技术总结
本发明公开了一种基于阵列远场涡流的检测探头及紧固件孔边缺陷定位方法，涉及紧固件检测技术领域，本发明的阵列远场涡流检测探头，采用放置式静态的方式对紧固件进行检测，无需旋转即可一次性将紧固件孔边全覆盖检测，具有扫查面积大和能有效检测埋深缺陷等优点。本发明还提供了一种飞机紧固件孔边缺陷定位方法，通过通道间磁场薄弱区检测信号的衰减规律，利用孔边缺陷与相邻的两个检测通道的角度‑w曲线对缺陷进行定位，反推出缺陷位于线圈正下方时的检测信号，并利用缺陷信号的相位和幅值进行缺陷评价，能够将缺陷定位误差控制在2°以内，定位误差小，定位精度高，检测灵敏度高。

技术研发人员：宋凯,刘小川,王文涛,樊俊铃,宁宁,白生宝
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16