設(shè)備和電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)備及電路裝置，特別但不唯一地，涉及一種用于交流電場測量(Alternating Current Field Measurement，ACFM)探頭的設(shè)備和電路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]ACFM被用在對導(dǎo)電材料(所謂“檢測件”或“檢驗件”)的缺陷(例如表面裂紋以及會出現(xiàn)在材料內(nèi)部的其他斷裂和間斷)的無損檢測中。該技術(shù)具有如下特定應(yīng)用，即，無需進入或接觸清潔(所謂“光潔”)的金屬表面，即可檢測鐵素體鋼結(jié)構(gòu)中的表面裂紋并確定其尺寸。因此，該技術(shù)消除了諸如對要探測的區(qū)域?qū)嵤┐笠?guī)模的預(yù)清理或者去除保護涂層的需求。
[0003]總體而言，該技術(shù)利用在金屬樣品或檢驗件的表面感應(yīng)出較小的交流電流的探頭實現(xiàn)其功能。對于檢測件的無損表面，當(dāng)探頭產(chǎn)生大致均勻的誘導(dǎo)磁場時，探頭傳感器所在位置的交流電流是相對線性的。誘導(dǎo)磁場被配置為至少在對應(yīng)于傳感器的區(qū)域中是大致均勻的。交流電流的穿透深度(也被稱為“趨膚深度”)取決于檢測件的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率以及交流電流的頻率。在鐵素體鋼中，對于交變頻率為5kHz的電流，趨膚深度為0.1_至0.2_的量級。
[0004]當(dāng)探頭下方存在缺陷(例如表面裂紋)時，該缺陷將使感應(yīng)電流失真，并因此使感應(yīng)電場失真。所以，由感應(yīng)電場產(chǎn)生的磁場(感應(yīng)磁場)將會失真。因此，探頭將輸出不同于該探頭位于不存在裂紋的表面區(qū)域上方時的信號。
[0005]申請人已在歐洲專利申請公布第EP0566624號中公開了一種ACFM系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于感應(yīng)出交流信號電流，并且具有位于探頭中的包括第一線圈和第二線圈的多個傳感器。探頭中包括一個磁軛，其用于與被布置為縱軸在第一方向上延伸的第一線圈一起在第一方向上感應(yīng)出均勻的場。第二線圈被布置為縱軸在與第一方向正交的第二方向上延伸的形式。該探頭還包括一個處理器，其用于處理由線圈產(chǎn)生的指示檢測件中的缺陷的信號，從而在顯不器上顯不一個磁場分量相對于另一個磁場分量的圖。
[0006]然而，當(dāng)由缺陷造成的信號的偏差隨著檢測件與金屬的光潔表面之間的距離的增大而變小時，已有的ACFM探頭(例如EP0566624中公開的ACFM探頭)對探頭到金屬表面的距離較為敏感。所以，難以或者無法穿過較厚的涂層(例如厚度大于4mm至5mm的涂層)來檢測缺陷。
[0007]考慮到上述問題，構(gòu)思了本發(fā)明的各個方面和各實施例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)第一方面，提供了用于交流電場測量(ACFM)探頭的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生磁場以用來在導(dǎo)體中感應(yīng)出交流電場的裝置、被布置為產(chǎn)生響應(yīng)于交流電場的信號的傳感器元件、以及被布置為在響應(yīng)交流電場的信號中補償所產(chǎn)生的磁場的影響的補償元件。
[0009]根據(jù)第一方面的一個或多個實施例提供了一種用于ACFM探頭的設(shè)備，其對ACFM探頭在導(dǎo)體(也可以被稱作檢驗件)上方的高度更不敏感。施加至導(dǎo)體表面的涂層(例如油漆)會導(dǎo)致ACFM探頭在導(dǎo)體上方的高度增加。一個或多個實施例可以使ACFM探頭能夠在比以往涂敷了更厚的涂層的導(dǎo)體上使用，這是因為當(dāng)檢驗件上使用了更厚的涂層時易于在ACFM測量中占據(jù)主導(dǎo)地位的誘導(dǎo)磁場的影響已得到補償。對包括了根據(jù)第一方面的設(shè)備的ACFM探頭的使用消除了在使用ACFM探頭進行檢驗之前從檢驗件上去除涂層的需求。
[0010]ACFM探頭在導(dǎo)體上方的高度為傳感器在導(dǎo)體表面上方的高度。導(dǎo)體表面提供了有用的數(shù)據(jù)，在這點上應(yīng)當(dāng)理解，作為測量高度的起點的導(dǎo)體表面是實際上消除了在表面輪廓中的微小起伏的“名義上的”表面。然而，可以檢測到具有2_3mm的深度甚至相同或相似量級的高度變化的缺陷。
[0011]一個或多個實施例在以信號指示導(dǎo)體的缺陷的無損檢測中具有特定應(yīng)用。對包含根據(jù)一個或多個實施例的設(shè)備的ACFM探頭在導(dǎo)體上方的高度的敏感度下降意味著能夠檢測到在涂有更厚的涂層的導(dǎo)體中的缺陷。通常，可以在導(dǎo)體上交叉移動所述設(shè)備或包含所述設(shè)備的ACFM探頭。然而，也可以使所述設(shè)備或包含所述設(shè)備的ACFM探頭保持靜止，然后可以相對于所述設(shè)備移動導(dǎo)體。
[0012]可選地或附加地，一個或多個實施例可以包括具有補償元件的設(shè)備，所述補償元件相對于用于在導(dǎo)體中感應(yīng)出交流電場的裝置發(fā)生偏移。例如，可以將補償元件定位與感應(yīng)場相同的平面中，即，靈敏軸位于X-Y平面中。然后，將補償元件圍繞其Z通路(access)旋轉(zhuǎn)，從而使它仍然位于X-Y平面中，但是靈敏軸離開X方向朝著Y方向移動。旋轉(zhuǎn)量的大小取決于在電感器上方的補償線圈相對于在電感器下方的絕對線圈的距離。
[0013]這樣的設(shè)備可以使所述設(shè)備的高度減小，這是因為憑借補償線圈相對于用于在導(dǎo)體中感應(yīng)出交流電場的裝置的偏移指向，可以將補償線圈移動得更靠近用于在導(dǎo)體中感應(yīng)出交流電場的裝置而仍然產(chǎn)生這樣的輸出:當(dāng)補償元件在與傳感器元件的位置等效的位置且具有與傳感器元件的指向相同的指向時，該輸出對應(yīng)于由傳感器元件產(chǎn)生的信號。與傳感器元件相比，補償元件可以對磁場更不敏感。
[0014]在一個或多個實施例中，所述設(shè)備可以包括補償電路，其被布置為在響應(yīng)交流電場的信號中補償對應(yīng)于補償元件的輸出的信號，以提供補償后的信號輸出?？梢詫⒀a償電路布置為從響應(yīng)交流電場的信號中減去對應(yīng)于補償元件的輸出的信號，以提供補償后的信號輸出。補償電路可以包括差分放大器，其被布置為在第一輸入端接收對應(yīng)于補償元件的輸出的信號，并在第二輸入端接收響應(yīng)于交流電場的信號。
[0015]這樣的設(shè)備意味著補償元件和傳感器元件無需用導(dǎo)線串聯(lián)。這減少了在ACFM探頭內(nèi)部布線的復(fù)雜性，因為補償元件和傳感器元件無需用導(dǎo)線連接在一起，而只需簡單連接至補償電路。
[0016]在一個或多個實施例中，所述設(shè)備可以包括補償電路，其包括在補償后的信號輸出與響應(yīng)交流電場的信號之間進行切換操作的切換電路。切換電路可以包括2選1多路選擇器，其被配置為在各自的輸入端接收響應(yīng)于交流電場的信號以及補償后的信號輸出。所述設(shè)備可以包括多個傳感器元件，并且該電路還包括耦接至補償電路的輸入端的輸入切換電路?？梢詫⑤斎肭袚Q電路配置為從多個傳感器元件中的每一個接收響應(yīng)于交流電場的多個輸入信號，輸入切換電路可以控制將多個信號中的某一個切換至補償電路的輸入。
[0017]所述設(shè)備還可以包括多個補償元件以及耦接至補償電路的輸入端的補償輸入切換電路。補償輸入切換電路被配置為接收多個補償信號，其中多個補償信號中的每一個來自多個補償元件中的每一個。補償輸入切換電路還可以控制將多個補償信號中的某一個切換至補償電路的輸入端。這樣的切換電路允許所述設(shè)備在“原始輸出”(即，沒有對設(shè)備在檢測件上方的高度的效應(yīng)進行補償?shù)膫鞲衅髟妮敵?與“補償后的輸出”(即，已進行補償?shù)膫鞲衅髟妮敵?之間進行切換。包含這樣的電路的設(shè)備更加靈活和可用，這是因為它可以在具有更厚涂層的導(dǎo)體上、具有較薄涂層的導(dǎo)體上或者沒有涂層的導(dǎo)體上使用。
[0018]在一個或多個實施例中，所述設(shè)備包括梯形電感器元件。
[0019]這樣的梯形電感器向正在進行檢測的導(dǎo)體提供了更高水平的電感，并使得能夠在電感器的極點上方存在可以將探頭電子電路安置在電感器體內(nèi)部的更廣闊空間。
【附圖說明】
[0020]現(xiàn)在將參照以下附圖僅為示意性地描述根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，其中:[0021 ]圖1是對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于ACFM探頭的設(shè)備的示意性說明；
[0022]圖2是對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的補償電路的示意性說明；
[0023]圖3a是對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含多個傳感器線圈和多個補償線圈的用于ACFM探頭的設(shè)備的示意性說明；
[0024]圖3b是對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的補償電路的示意性說明；
[0025]圖4a示出了一個根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括相對于檢驗件偏移的補償線圈的用于ACFM探頭的設(shè)備；
[0026]圖4b示出了一個根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括相對于檢驗件偏移的補償線圈的用于ACFM探頭的設(shè)備的頂視圖；
[0027]圖5是對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的設(shè)備的示意性說明，其中電感器線圈被布置為提供最優(yōu)電感;以及
[0028]圖6是對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的切換電路的示意性說明。
【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)在將參照