[发明专利]具有自调零功能的巨磁电阻电涡流探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有自调零功能的巨磁电阻电涡流探头。

背景技术

电涡流检测技术成本低、检测速度快，是一种检测导电材料表层及隐藏缺陷的有效方法，在航空航天、核工业、运输等领域已经被广泛用于关键部件在役检测及故障诊断。

航空航天、核工业等行业对安全性要求极高，为了减少事故发生，必须及时检测关键系统、关键零部件的疲劳裂纹，尤其是隐藏在多层导电结构深层的以及位于零部件、铆钉孔边缘的疲劳裂纹和腐蚀等。因趋附效应限制，缺陷越深，检测系统工作频率越低，导致探头输出信号的变化率也越小；缺陷越靠近边缘和铆钉孔，边缘效应对探头信号影响越大。然而快速准确的识别及定量化检测多层或者较厚导电结构深层缺陷、导电结构边缘以及铆钉孔边缘缺陷是航空航天、核电等领域的关键部件检测中经常需要解决的问题。因此，电涡流检测技术在深层缺陷及边缘缺陷检测方面的应用仍然是一项挑战性课题。

为了解决深层缺陷和边缘缺陷检测的难题，需要研制高灵敏度的电涡流探头。要检测深层缺陷，必须降低工作频率以增加渗透深度；然而常规式电涡流探头采用线圈作为磁场传感器，其灵敏度与磁场的变化率成正比，因此降低工作频率也就降低了线圈式探头的灵敏度。近几年，基于巨磁电阻效应(巨磁电阻效应是微弱的磁场变化可以使得某些材料的电阻值发生明显变化)原理制作的磁场传感器---巨磁电阻(Giant Magnetoresistance，GMR)，因其灵敏度高、尺寸小，在电涡流无损检测技术领域日益得到重视。与线圈式电涡流探头不同的是，巨磁电阻电涡流探头采用灵敏度很高的巨磁电阻作为磁场传感器，它直接测量磁场大小，灵敏度与磁场的交变频率无关，在很宽的频率范围(DC-几MHz)内具有很高的灵敏度，且灵敏度几乎不变，因此巨磁电阻电涡流探头特别适用于多层导电结构深层缺陷检测。

要解决多层导电结构深层缺陷和边缘缺陷检测的难题，不仅需要高灵敏度的巨磁电阻电涡流探头，还需要提高巨磁电阻电涡流探头输出信号的动态范围(即探头调零)。因为多层导电结构以及边缘本身产生的信号往往很大，足以淹没缺陷信号。常规的电涡流探头一般采用双传感器以差动连接方式实现探头调零。这种调零方式方法简单、有效，从而使得差动调零式探头得到了广泛应用。然而，双传感器差动式调零方法的主要缺陷是：(1)需要参数非常一致的两个传感器，对加工制作要求很高；(2)双传感器差动式调零探头在检测过程中需要参考件，不方便用于检测大型装备、零部件和需要小尺寸探头的场合。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有自调零功能的巨磁电阻电涡流探头。本发明不仅灵敏度高，而且具有自调零功能，可用于航空航天等重要领域的多层导电结构里层和深层缺陷的无损检测与评估。

具有自调零功能的巨磁电阻电涡流探头硬件组成部分及连接关系为：激励线圈与数控移相器、数控幅值调节器、减法器相连接，激励线圈与相位差测量电路、单片机、调零触发电路相连接，巨磁电阻与相位差测量电路、单片机相连接，巨磁电阻与幅值测量电路、单片机相连接，巨磁电阻与减法器相连接，单片机与数控移相器、数控幅值调节器相连接。

具有自调零功能的巨磁电阻电涡流探头，采用线圈产生激励磁场，线圈底端固定有巨磁电阻。

所述的幅值测量电路为：第一乘法器的第1脚接第一乘法器的第8脚，第一乘法器的第2脚接地，第一乘法器的第3脚接负电源-5v，第一乘法器的第4脚与第一电阻的一端、第二电阻的一端相连接，第一乘法器的第5脚与第二电阻的另一端、第三电阻的一端相连接，第一乘法器的第6脚接正电源+5v，第一乘法器的第7脚接地，第一电阻的另一端接地，第三电阻的另一端与第一电容的一端、第四电阻的一端相连接，第四电阻的另一端与第二电容的一端、第一运放的第3脚相连接，第二电容的另一端接地，第一电容的另一端与第一运放的第2脚、第一运放的第6脚相连接。