一种检测多层结构内部腐蚀的涡流传感器及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种传感器及其制作方法，尤其涉及一种涡流传感器及其制作方法。
【背景技术】
[0002]海水、潮湿的海洋大气给飞机结构件，特别是对构成飞机主要结构的铝合金件造成严重的影响。多年来沿海机场飞机的蒙皮、大梁、桁条等结构件产生了大量的、严重的腐蚀损伤，这不但影响了飞机的使用寿命，还给飞机的飞行安全造成了诸多的隐患，甚至严重影响了飞行任务的完成为保障飞机的完好率。目前检测飞机多层结构内部腐蚀缺陷的方法中，由于射线法存在防护放射源问题，使用不方便；超声测厚可满足测量精度要求，但是由于空气的声阻大，超声波很难通过固气、气固界面，无法进行多层结构中空气层的厚度单侧非接触测量，此外超声检测的厚度过小则影响检测精度；激光跟踪法难以应用于多层结构内部腐蚀的检测中；而红外热象法仅适用于检测表面、近表面较大面积的腐蚀，难以发现较小的、深层的腐蚀，其检测灵敏度较低。
[0003]相比之下，涡流检测方法具有其它检测方法不具备的优势，如灵敏度高、适用于所有导电材料、造价低、不需要耦合剂以及可用于高温、薄管、细线和内空表面等其它检测方法难以进行检测的特殊场合等优点，但是涡流透入进被检试件内的深度与激励电流的频率的平方根成反比，频率越大，被检试件内部的缺陷越不容易被检测出来，所以现已知存在的涡流检测传感器，大多用于检测表面及近表面的缺陷。若想要检测飞机多层结构的内层缺陷，就要降低激励电流的频率，然而根据法拉第电磁感应定律，激励电流频率越低，在被检试件内部产生的涡流强度就越低，这样会降低涡流检测的灵敏度，目前通常采取加大传感器线圈的尺寸与匝数来提高检测的灵敏度。
[0004]另外，现已有的涡流传感器通常是采用一个线圈的绝对式传感器，其线圈既作激励源同时又接收信号，在线圈尺寸较大的情况下，绝对式线圈受到自身互感的影响比较大，信噪比较高，使得由飞机上尺寸较小、埋深较深的缺陷而引起的磁场变化被淹没而导致缺陷无法被检测出来，降低检测的灵敏度与可靠性。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于:提供一种涡流传感器及其制作方法，解决飞机多层结构内部腐蚀缺陷的检测问题。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种涡流传感器，其特征在于包括传感器壳盖、传感器壳身、第一传感器单元、第二传感器单元；所述传感器壳盖与传感器壳身通过胶接固连在一起；所述第一传感器单元和第二传感器单元设置在传感器壳身内的两处隔离开来的阶梯孔内；所述第一传感器单元的底部设置有第一胶片，所述第一胶片通过胶接的方式将第一传感器单元封装在传感器壳身的内部；所述第一胶片用于承托和保护第一传感器单元；所述第二传感器单元的底部设置有第二胶片，所述第二胶片通过胶接的方式将第二传感器单元封装在传感器壳身的内部；所述第二胶片用于承托和保护第二传感器单元；所述第一传感器单元包括用于激励的激励线圈，当所述激励线圈被通以交流电后，所述激励线圈在其附近空间内将产生一个磁场，所述磁场使被测件感生出涡流，涡流的大小、相位及流动性受到被测件导电性能的影响，从而使被测件周围产生一个包含被测件材料信息的变化磁场；所述第二传感器单元包括用于检测的检测线圈，所述检测线圈在所述变化磁场的作用下产生感应电压，所述感应电压导致检测线圈的阻抗变化，通过测定检测线圈的阻抗变化可以获得包括被测件的材料信息；所述传感器壳盖上还设有接线柱插孔，激励线圈起始线、激励线圈终止线、检测线圈起始线以及检测线圈终止线都从所述接线柱插孔处引出并与接线柱相连。
[0007]作为本发明的改进，其中所述的第一传感器单元还包括第一线圈骨架和第一磁芯；所述激励线圈绕制在第一线圈骨架的外廓槽处；所述第一磁芯设置于第一线圈骨架的通孔内；所述第一磁芯的形状为圆柱状，高度略高于第一线圈骨架，直径稍小于通孔的直径。
[0008]作为本发明的进一步改进，其中所述的第二传感器单元还包括第二线圈骨架和第二磁芯；所述第二线圈骨架和第一线圈骨架的结构形状、材料完全一样；所述第二磁芯和第一磁芯的结构形状、材料完全一样；所述检测线圈的匝数等于所述激励线圈的匝数。
[0009]作为本发明的改进，在所述激励线圈的外围设有第一屏蔽罩，在所述检测线圈的外围设有第二屏蔽罩，第一屏蔽罩和第二屏蔽罩的形状为圆筒状，第一屏蔽罩和第二屏蔽罩的材料为铁或者铜，第一屏蔽罩和第二屏蔽罩用于隔离外界的电磁干扰以及第一传感器单元和第二传感器单元以及之间的互感。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述激励线圈和检测线圈采用漆包铜导线，所述第一线圈骨架和第二线圈骨架的材料选用陶瓷或者尼龙或者塑料或者玻璃钢。
[0011]作为本发明的更进一步改进，所述激励线圈和检测线圈采用的漆包铜导线的线径在0.1mm到0.5mm之间。
[0012]作为另一项发明，上述涡流传感器的制造方法，包括如下步骤:
[0013]步骤一，制作第一线圈骨架和第二线圈骨架:两个线圈骨架起支撑线圈的作用，第一线圈骨架和第二线圈骨架的材料选用尼龙；
[0014]步骤二，将激励线圈绕制到第一线圈骨架上，将检测线圈绕制到第二线圈骨架上:所述激励线圈和检测线圈采用漆包铜导线，所述漆包铜导线的线径在0.1mm到0.5_之间；激励线圈和检测线圈在绕制过程中要求排列整齐，不得空绕、叠绕和断线；绕制线圈时保证两个线圈的对称性；
[0015]步骤三，制作传感器外壳:
[0016]所述传感器外壳包括传感器壳盖与传感器壳身，所述传感器壳盖和传感器壳身的材料采用工程塑料或不锈钢；
[0017]步骤四，将所述第一传感器单元和第二传感器单元封装到所述传感器壳身中:
[0018]在所述第一线圈骨架内插入第一磁芯，在所述第二线圈骨架内插入第二磁芯，之后将所述第一传感器单元与第二传感器单元放置于所述传感器壳身的阶梯孔中，在所述第一传感器单元的底部设置有第一胶片，所述第一胶片通过胶接的方式将所述第一传感器单元封装在所述传感器壳身的内部；在所述第二传感器单元的底部设置有第二胶片，所述第二胶片通过胶接的方式将所述第二传感器单元封装在所述传感器壳身的内部；
[0019]步骤五，将激励线圈起始线、激励线圈终止线、检测线圈起始线和检测线圈终止线都从所述传感器壳盖上的接线柱插孔处引出并与接线柱相连。
[0020]作为改进，其中所述的步骤五具体包括如下步骤:
[0021]将所述激励线圈起始线、激励线圈终止线、检测线圈起始线和检测线圈终止线全部分开，并用胶带将其分开贴于传感器壳盖上，避免互相缠绕导致短路，每根漆包铜导线留约1cm左右，剪去多余长度，在每根漆包铜导线的线头处用刀片刮掉漆膜，使其导电；
[0022]然后使用带有4个接线柱的传感器线缆接线头，将其固定于所述接线柱插孔处，将所述激励线圈起始线与所述传感器线缆接线头中某一个接线柱用电烙铁涂锡焊牢，此接线柱与涡流检测仪器电路的激励源相接；
[0023]将所述检测线圈起始线与所述传感器线缆接线头中某另一个接线柱用电烙铁涂锡焊牢，该接线柱与涡流检测仪器电路的接收源相接；
[0024]之后将所述激励线圈终止线与检测线圈终止线相连接并与所述传感器线缆接线头中剩余两个接线柱中的一个用电烙铁涂锡焊牢，此接线柱与涡流检测仪器电路的接地端相接；在漆包铜导线与各接线柱焊接处套上一节热塑管，以避免短路；
[0025]最后，将所述传感器壳盖与所述传感器壳身用胶水封装。
[0026]与现有技术相比，本发明的优点在于采用两个圆柱型线圈相邻的结构，一个线圈单独激励与另一个线圈单独接收，两线圈相对独立的工作方式，并在每个线圈的外围贴上一层屏蔽罩，以便减小外界的电磁干扰以及两个线圈之间的互感，提高了信噪比，提高检测的灵敏度与可靠性。本发明所制作的传感器成功解决了飞机多层结构内部腐蚀缺陷的检测问题，使得飞机上尺寸较小、埋深较深的缺陷可以被检测出来。
【附图说明】
[0027]图1是本发明的一种涡流传感器的结构示意图
[0028]图2是本发明的第一线圈骨架的结构剖视图
[0029]图3是本发明的第一线圈骨架的结构俯视图
[0030]图4是本发明的第一线圈骨架绕制线圈后的结构示意图
[0031]图5是本发明的传感器壳身的结构俯视图
[0