[发明专利]涡流检测探头

说明书

技术领域

本发明涉及电磁无损检测领域中的一种涡流检测探头，特别涉及一种放置式探头。

背景技术

在电磁涡流无损探伤领域，传统的放置式涡流检测探头对工件表面的缺陷检测灵敏度很高，但对表面下埋藏较深的缺陷灵敏度较低。而且，提离效应非常明显。如果能够适当地只降低工件表面缺陷的检测灵敏度，相对来说就是增加了对内部缺陷的检测灵敏度。在工件厚度测量或材料性质鉴定应用时，也希望涡流探测深度尽量大。为此，本发明人从激励线圈所产生的磁场分布入手，改进激励线圈结构，发明了本涡流检测探头。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中涡流探测深度浅，提离效应太显著等不足，提供一种探测深度大的涡流检测探头。

本发明是通过以下技术方案实现的：所述探头包含检测传感器和激励线圈，与传统探头不同的是，所述激励线圈是由两个同轴线圈绕组反相串联组合而成，其中一个绕组的匝数少于另一个绕组的匝数，保证在检测时少匝数的绕组比多匝数的绕组更靠近被测工件，线圈的轴线沿被测工件表面的法线方向。检测传感器位于轴线上少匝数的绕组的一端，用于检测涡流产生的磁场。安装的位置及激励线圈各绕组的匝数应满足：当探头远离被测工件，激励线圈中通激励电流时检测传感器无信号输出。远离被测工件的目的是使工件中无涡流。

一般情况下，激励线圈的两个绕组是绕在同一个线圈架上，位置相对规定。检测传感器也固定在探头上靠近被检测工件的一端。由于两个位置相对固定的激励线圈绕组很难满足当探头远离被测工件，激励线圈中通激励电流时检测传感器无信号输出的条件。必须采取适当措施，便于调整使最终的探头满足上述条件。方法一就是让激励线圈再增加补偿线圈绕组，该补偿绕组与激励线圈的其他两个绕组同相或反相串联连接。该补偿线圈绕组位于多匝数绕组的远离少匝数绕组的一端外面，且可以沿轴线方向移动位置然后固定，用于微调确保当探头远离被测工件，激励线圈中通激励电流时检测传感器无信号输出。

方法二就是不增加补偿绕组，但是在激励线圈内部增加一个带螺纹的可旋转调整位置的磁芯或金属芯。磁芯或金属芯位于多匝数的绕组的内部，通过旋转可以沿轴线方向移动位置然后固定，用于微调确保当探头远离被测工件，激励线圈中通激励电流时检测传感器无信号输出。磁芯一般比较小，尽量在远离被测工件的一端。

同传统探头一样，所述检测传感器可采用一个与激励线圈同轴的线圈绕组。为制作方便，这时所有线圈可共用同一个线圈架，其中作为检测传感器的检测线圈绕组最靠近被测工件表面，其次是少匝数的激励线圈绕组，再其次是多匝数的激励线圈绕组。若有补偿线圈绕组，离工件表面最远的是补偿线圈绕组。

所述检测传感器也可采用霍尔元件。尤其是采用砷化镓霍尔元件，具有灵敏度高和体积小的优点。

目前很多探头的检测传感器与激励线圈为同一个元件，即激励线圈具有激励和检测两种功能。这种探头中激励线圈的各个绕组的匝数应满足当探头远离被测工件，激励线圈中通激励电流时，少匝数的绕组的端面外相当于原来被测工件的表面位置的平均激励磁场强度为零，或者在少匝数激励线圈的端面与被测工件表面之间的某个平面位置的平均激励磁场强度为零。即让该探头探测一个非金属材料(不能产生涡流的材料)的表面，激励线圈中通激励电流时，在非金属表面或表面上方少许的平面所产生的平均激励磁场强度为零。

本发明的各种探头同传统探头一样，也可被装入一个外壳中。无论外壳是什么材料，都应保证最终的探头满足上述要求的条件。如果探头也包含磁芯，同理最终的探头也应满足上述对应条件。上述条件还是指：当检测传感器和激励线圈不是同一个元件时，应满足探头远离金属工件，激励线圈中通激励电流时，检测传感器无信号输出。当检测传感器和激励线圈是同一个元件时，应当满足让该探头探测一个非金属材料(不能产生涡流的材料)的表面，激励线圈中通激励电流时，在非金属表面或表面上方少许的平面所产生的平均激励磁场强度为零。为了满足上述条件，激励线圈的少匝数绕组必然比多匝数的绕组更靠近被测工件的表面。

本发明的探头在使用时，激励线圈在工件表面所激励的磁场比在工件内部不太深的地方所激励的磁场弱。即激励线圈在工件内所激励的涡流密度，在某一定深度范围内，从工件表面向内部反而是逐渐增加的。因此，可提高工件内部的探测灵敏度。