[发明专利]一种间隙快速电磁测量方法及传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无损检测方法及传感器装置，特别是涉及一种适用于任何金属或非金属材料的间隙快速电磁测量方法及传感器装置。

背景技术

工业生产中，某些特殊产品规格尺寸要求严格，需要经过精密测量，以确保其质量性能达到标准。例如某核燃料棒外围热传导器由多层金属套管组成，其数量较多，管间缝隙尺寸要求严格，变化范围大，需要进行精密测量，采用常规间隙尺寸测量方法，只能分段并更换探头规格进行抽检，方便性差，检测周期长，且容易出现漏检的情况。此外，各种常规间隙测量方法都有其局限性，大多只能测量特定的检测对象，适用面较窄，对某些不同材料构件，甚至无法实施检测。如电容间隙测量法，其检测对象必须是金属材料，间隙变化稍大些，灵敏度急速下降；常规电感或涡流间隙测量法，检测对象也必须是金属材料，由于提离效应，其动态范围小、线性度不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种适用于任何金属或非金属材料的间隙快速电磁测量方法及传感器装置，该设计基于电磁感应原理，适用于任何金属或非金属材料的间隙电磁测量传感器装置及其测量方法，采用独特的铁磁性微弹片，即可适应任何材料间隙检测，且检测信号动态范围、线性度都获得良好的改善，具有精确定量、测量速度快等重要特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种间隙快速电磁测量方法及传感器装置，传感器装置包括二个金属薄片、检测线圈薄板、手持杆、导线；所述金属薄片材料为弹簧钢，金属薄片的尺寸根据被检工件的尺寸及被检工件之间的间隙大小确定，二个金属薄片的单边或双边焊接或胶接固定，单边焊接或胶接固定时，二个金属薄片的另一边向外弯曲张开，二个金属薄片受到外部按压时间隙可变化，自然状态下张开的尺寸大小略大于被检工件之间的间隙大小，双边焊接或胶接固定时，二个金属薄片中间向外歪曲隆起，形成一定的间隙，二个金属薄片受到外部按压时间隙可变化，自然状态下二个金属薄片中间的间隙尺寸大小略大于被检工件之间的间隙大小，采用弹性金属薄片的作用主要有二点：一是使传感器装置具有“微动”空间，二是屏蔽施加在线圈中的涡流场，尽可能减少检测对象材料（特别是金属)的影响，传感器装置可以检测任何材料工件的间隙；所述检测线圈薄板单边胶接固定在二个金属薄片的胶接边，对于微小间隙检测，检测线圈薄板可由柔性印刷电路板式检测线圈制成，对于较大间隙检测，检测线圈薄板也可由常规检测线圈嵌入固定在非金属薄板中制成，柔性印刷电路板式检测线圈非常薄，并且可弯曲，所以可用于检测微小间隙及个别特殊弯曲工件（例如散热器U型弯管）之间的间隙；检测线圈板中可有一个或二个检测线圈，一个检测线圈时，检测线圈为自感线圈，既是产生激励磁场的线圈，又是拾取工件涡流信号的线圈，二个检测线圈时，采用互感方式，一个检测线圈是专用于产生交变磁场的激励线圈，另一个线圈是拾取工件涡流信号的接收线圈，对于间隙较小、较窄的工件可采用一个检测线圈，此外通常采用二个检测线圈，双线圈互感方式灵敏度与抗干扰能力高于单线圈自感方式；所述手持杆由二条窄钢板对焊胶接固定制成，二条窄钢板的对接面有纵向凹槽，手持杆与两个金属薄片粘接固定，窄钢板中间有纵向凹槽，这样既可增加强度，中空又可作为传感器导线槽，引出信号线；所述导线一端连接检测线圈薄板的输出端，另一端穿过手持杆，连接电磁涡流检测仪的输入端。

对于微小间隙检测，所述柔性印刷电路板式检测线圈，即柔性印刷电路板上有一个或二个相同规格的并排的印刷螺旋电路，以螺旋电路代替常规检测线圈激励产生电磁场。

对于较大间隙检测，所述常规检测线圈嵌入固定在非金属薄板中，是指一个或二个常规检测线圈先缠绕在非金属线圈缠绕骨架上，而后嵌入在非金属薄板中，采用二个常规检测线圈时，二个检测线圈缠绕半径不同，较大半径检测线圈套在较小半径检测线圈外，而后同心嵌入固定在检测线圈薄板中。进一步的，检测线圈中心处检测线圈薄板有通孔，二个金属薄片内侧焊接有圆柱形金属凸头，金属凸头的材质为铁氧体，金属凸头正对检测线圈薄板中的通孔，当二个金属薄片受到外部压力闭合时，金属凸头刚好能穿过检测线圈薄板中的通孔，金属凸头起到磁芯作用，可以扩大检测线圈电感量的变化范围，金属凸头越接近检测线圈，检测线圈的电感量越大，仪器接收到的检测信号变化越大，因此，金属薄片与检测线圈间距的细微变化，也可以在仪器中显示出来，有效提高检测灵敏度。

所述检测方法包括标定和实测二个过程。

所述检测方法中的标定过程为，

a. 制作标定样件，标定样件中至少含有精确测量设定的检测要求规定的最小允许标准间隙和最大允许标准间隙；