本發(fā)明涉及缺陷檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電磁檢測組合探頭。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國在十一五到十二五期間，高質(zhì)量金屬材料的年需求量大幅度增加，并明顯呈現(xiàn)出大口徑化的發(fā)展趨勢。比如要求耐腐蝕、抗擠壓的汽車軸承棒材等，將隨著國家對能源基礎(chǔ)設(shè)施和汽車工業(yè)投入的加大而成為需求的熱點。 由此，對這些產(chǎn)品出廠質(zhì)量保證的無損檢測提出了方法和技術(shù)上的新課題。

目前，在實現(xiàn)大面積范圍的高速測量時，一般是采用機(jī)械式探頭掃描來實現(xiàn)，具體是在單只傳感器上配置機(jī)械驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在機(jī)械驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下，單只傳感器可以進(jìn)行掃描式動作。上述傳統(tǒng)的測量方式仍然存在測試速度慢、測量精度低和可靠性差的缺陷，而且還無法取得被檢材料的厚度信息。

而且，在目前的脈沖渦流檢測技術(shù)中，被測構(gòu)件中的電磁響應(yīng)可等效為向下、向外擴(kuò)散的渦流， 渦流的擴(kuò)散規(guī)律能反映試件被測區(qū)域的大小和厚度。 通過檢測由渦流產(chǎn)生的磁場，便可實現(xiàn)對被測構(gòu)件壁厚減薄的檢測。 然而，由于檢測時渦流向外擴(kuò)散，造成渦流能量分散，使得檢測靈敏度偏低。因此，亟需尋找更為完善的脈沖渦流檢測方案，以便克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種能有效提高脈沖渦流檢測的靈敏度的裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種電磁檢測組合探頭，其特征在于，包括脈沖渦流傳感器、激勵控制單元、信號處理單元、 A/D 轉(zhuǎn)換單元和計算處理單元，其中：所述脈沖渦流傳感器包括底板、永磁體、激勵線圈、檢測線圈、側(cè)板、滾輪座、滾輪軸、滾輪、航空插座、上蓋和把手，其中底板呈上端開口下端封閉的筒體，且其開口端由上蓋予以封閉；航空插座和把手設(shè)置在上蓋上；永磁體呈圓環(huán)狀，設(shè)置在底板的底部，其上下端面為磁極且極性相反；所述永磁體內(nèi)部設(shè)置有檢測線圈，所述檢測線圈內(nèi)部設(shè)置有激勵線圈，所述永磁體、檢測線圈和激勵線圈的中心軸線均位于同一直線上；側(cè)板固定在底板的中央，并緊壓激勵線圈和永磁體；側(cè)板上開有穿線孔，便于激勵線圈和檢測線圈通過航空插座分別實現(xiàn)與外部的電連接；所述激勵控制單元與激勵線圈電連接，用于對激勵線圈加載直流電流，以產(chǎn)生穩(wěn)恒的一次磁場，并使得激勵線圈上下兩端的磁極極性與永磁體上下兩端的磁極極性正好相反；當(dāng)激勵控制單元停止對激勵線圈加載直流電流時，檢測線圈將相應(yīng)產(chǎn)生的二次磁場變化轉(zhuǎn)換為電壓信號，并傳送給信號處理單元；所述信號處理單元與檢測線圈電連接，用于對來自檢測線圈的信號執(zhí)行放大和濾波處理，然后傳送給 A/D 轉(zhuǎn)換單元；所述 A/D 轉(zhuǎn)換單元將來自信號處理單元的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入計算處理單元進(jìn)行后續(xù)處理和顯示，由此實現(xiàn)脈沖渦流檢測過程，從而判斷電力金屬材料表面是否存在缺陷。

優(yōu)選的，所述脈沖渦流傳感器有四個，所述四個脈沖渦流傳感器按陣列方式排列，包括兩個水平對稱設(shè)置的脈沖渦流傳感器和兩個垂直對稱設(shè)置的脈沖渦流傳感器，其中所述水平方向?qū)ΨQ的兩個脈沖渦流傳感器負(fù)責(zé)對水平方向的金屬材料磁場分布和磁場值的動態(tài)檢測，而所述垂直方向?qū)ΨQ的兩個脈沖渦流傳感器負(fù)責(zé)對垂直方向的金屬材料磁場分布和磁場值的動態(tài)檢測。

優(yōu)選的，所述脈沖渦流傳感器有八個，所述八個脈沖渦流傳感器每兩個作為一組，按陣列方式排列，包括兩組水平對稱設(shè)置的脈沖渦流傳感器和兩組垂直對稱設(shè)置的脈沖渦流傳感器，其中所述水平方向?qū)ΨQ的兩組脈沖渦流傳感器負(fù)責(zé)對水平方向的金屬材料磁場分布和磁場值的動態(tài)檢測，而垂直方向?qū)ΨQ的兩個組脈沖渦流傳感器負(fù)責(zé)對垂直方向的金屬材料磁場分布和磁場值的動態(tài)檢測。

優(yōu)選的，所述永磁體采用鐵氧體材料制成，所述激勵線圈和檢測線圈采用漆包銅線繞制而成。

優(yōu)選的，所述底板、上蓋、側(cè)板和把手均選用絕緣材料制成。

優(yōu)選的，所述脈沖渦流傳感器采用柔性電路板制成。

優(yōu)選的，所述組合探頭還包括多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器設(shè)置在信號處理單元與檢測線圈之間。

優(yōu)選的，所述組合探頭還包括報警單元，根據(jù)計算處理單元進(jìn)行后續(xù)處理的結(jié)果，當(dāng)電力金屬材料表面存在缺陷時進(jìn)行報警。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果在于：能夠?qū)?gòu)件表面進(jìn)行面掃描，一次性檢測面積大、檢測速度快、檢測準(zhǔn)確、漏檢率低，并能提供對構(gòu)件表面的裂紋等缺陷進(jìn)行定量分析所需的數(shù)據(jù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中 ：

圖 1 是本發(fā)明提出的組合探頭總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖 2 是本發(fā)明的脈沖渦流傳感器排列示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明組合探頭包括脈沖渦流傳感器2、激勵控制單元1、信號處理單元4、 A/D 轉(zhuǎn)換單元5和計算處理單元6，其中：

脈沖渦流傳感器2包括底板、永磁體、激勵線圈、檢測線圈、側(cè)板、滾輪座、滾輪軸、滾輪、航空插座、上蓋和把手，其中底板呈上端開口下端封閉的筒體，且其開口端由上蓋予以封閉；航空插座和把手設(shè)置在上蓋上；永磁體呈圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置在底板的底部，其上下端面為磁極且極性相反；永磁體內(nèi)部設(shè)置有檢測線圈，檢測線圈內(nèi)部設(shè)置有激勵線圈，永磁體、檢測線圈和激勵線圈的中心軸線均位于同一直線上；側(cè)板固定在底板的中央，并緊壓激勵線圈和永磁體；側(cè)板上開有穿線孔，便于激勵線圈和檢測線圈通過航空插座分別實現(xiàn)與外部的電連接；本實施例中，脈沖渦流傳感器2為四個或八個，它們按陣列方式排列，如圖2所示，包括兩個水平對稱設(shè)置的脈沖渦流傳感器和兩個垂直對稱設(shè)置的脈沖渦流傳感器，其中 ，水平方向?qū)ΨQ的脈沖渦流傳感器A和脈沖渦流傳感器C負(fù)責(zé)對水平方向的金屬材料磁場分布和磁場值的動態(tài)檢測，而垂直方向?qū)ΨQ的脈沖渦流傳感器B和脈沖渦流傳感器D負(fù)責(zé)檢測垂直方向的金屬材料磁場分布和磁場值的動態(tài)檢測。本實施例中，永磁體采用鐵氧體材料制成，激勵線圈和檢測線圈采用漆包銅線繞制而成，而底板、上蓋、側(cè)板和把手均選用絕緣材料制成。另外，脈沖渦流傳感器2采用柔性電路板制成。

激勵控制單元1與激勵線圈電連接，用于對激勵線圈加載直流電流，以產(chǎn)生穩(wěn)恒的一次磁場，并使得激勵線圈上下兩端的磁極極性與永磁體上下兩端的磁極極性正好相反；此外，當(dāng)激勵控制單元停止對激勵線圈加載直流電流時，檢測線圈將相應(yīng)產(chǎn)生的二次磁場變化轉(zhuǎn)換為電壓信號，并傳送給信號處理單元4；信號處理單元4與檢測線圈電連接，用于對來自檢測線圈的信號執(zhí)行放大和濾波處理，然后傳送給 A/D 轉(zhuǎn)換單元5；由 A/D 轉(zhuǎn)換單元5將來自信號處理單元4的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入計算處理單元6進(jìn)行后續(xù)處理和顯示，由此實現(xiàn)脈沖渦流檢測過程，從而判斷電力金屬材料是否存在缺陷。

本實施例中，組合探頭還包括多路復(fù)用器3，該多路復(fù)用器3設(shè)置在信號處理單元4與檢測線圈之間。

本實施例中，組合探頭還包括報警單元7，根據(jù)計算處理單元6進(jìn)行后續(xù)處理的結(jié)果，當(dāng)電力金屬材料表面存在缺陷時進(jìn)行報警。

傳統(tǒng)的渦流檢測（單頻/多頻）都是采用正弦波激勵，無法獲取被檢材料厚度信息。本實施例中，激勵控制單元1對激勵線圈加載的激勵信號為具有一定占空比的方波, 通過線圈中產(chǎn)生的瞬時電流在被檢試樣上感應(yīng)出瞬時渦流，在激勵電流作用下，線圈中會產(chǎn)生一個快速衰減的脈沖磁場，瞬時渦流與快速衰減的磁脈沖一并在材料中傳播，形成一個衰減的感應(yīng)場，檢測線圈則輸出一系列電壓—時間信號。由于產(chǎn)生的脈沖由一列寬帶頻譜構(gòu)成，所以響應(yīng)的信號包含了重要的深度和缺陷信息，這就為材料的定量評價提供了重要的依據(jù)。

本實施例中，脈沖渦流傳感器2中的激勵線圈和檢測線圈均由多個獨立工作的線圈構(gòu)成, 這些線圈按特定的結(jié)構(gòu)形式密布在平面或曲面上構(gòu)成陣列, 且激勵線圈與檢測線圈之間形成兩種方向相互垂直的電磁場傳遞方式。工作時只需按照設(shè)定的邏輯程序, 對陣列單元進(jìn)行實時或者分時接收信號處理, 并將各單元獲取的渦流響應(yīng)信號通過多路復(fù)用器3接入探頭的信號處理單元4中去, 即可完成一個陣列的巡回檢測。通過分時采樣技術(shù)可以有效避免不同線圈間的互感，但是如果采用實時同步多路采樣，則因為線圈之間互感效應(yīng)，相對于單線圈分時采樣而言，同步多路采樣方式有利于提高檢測靈敏度。陣列式渦流檢測探頭的一次檢測過程相當(dāng)于傳統(tǒng)的單個渦流檢測探頭對部件受檢面的反復(fù)往返步進(jìn)掃描的檢測過程, 并且能夠達(dá)到相同或者不低于單個傳感器相同的測量精度和分辨率，并可以通過PC軟件能力，實現(xiàn)3D成像顯示信息，為操作者方便對檢測結(jié)果的直觀準(zhǔn)確判斷。

陣列式渦流傳感器不需使用機(jī)械式探頭掃描即可實現(xiàn)大面積范圍的高速測量, 且能夠達(dá)到與單只傳感器相同的測量精度和分辨率, 可有效提高傳感器系統(tǒng)的測試速度、測量精度和可靠性。陣列渦流傳感器常規(guī)使用的材料為FPC柔性電路板的形式，這種結(jié)構(gòu)形式設(shè)計靈活多樣,其探頭外形可根據(jù)實際被檢測對象的形面進(jìn)行設(shè)計, 非常方便地對復(fù)雜表面形狀的零件進(jìn)行檢測。 在很多領(lǐng)域中充分利用陣列線圈間的互感信息, 可以檢測不同方向的裂紋, 得到更多缺陷信息。由于線圈的個數(shù)比較多, 通過不同的組合能消除對某些特定走向缺陷的盲區(qū)，為3D直觀化圖像顯示缺陷信息提供了有利的基礎(chǔ)。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。