[发明专利]基于电容耦合效应的无损检测成像装置

说明书

技术领域

本发明属于无损检测领域，具体地，涉及一种基于电容耦合效应的无损检测成像装置，用于非导电材料表面和内部缺陷检测及导电材料表面缺陷检测的无损检测。

背景技术

无损检测技术在社会安全高效生产中越来越重要，但是已有的无损检测方法不能满足日益增长的检测需求。现有的无损检测方法中，漏磁检测因具有较强的穿透能力而能同时检测内、外缺陷，但只能应用于铁磁材料；磁扰动法也只能用于铁磁材料；涡流检测、交流电磁场法交流电势降发等技术由于趋肤效应的存在对内伤检测失效，并且只能应用与导电材料；直流电势降法需要直接接触导电材料表面，自动化检测时可行性降低且对表面有绝缘附着物的被测对象失效；超声检测方法存在阻抗失配问题，经常需要耦合剂，并且在检测高散射材料时效果较差；射线检测技术因其放射性由于环保及职业卫生等因素原则上尽可能减少使用。

发明内容

为克服现有无损检测方法存在的局限性，增强无损检测的社会服务功能，本发明提供一种基于电容耦合效应的，适用于非导电材料内部与表面缺陷的检测及透过绝缘层对导电材料表面缺陷进行检测的无损检测成像装置。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

基于电容耦合效应的无损检测成像装置，包括：检测探头、信号发生器、滤波器、锁相放大器、数据采集卡和计算机系统；检测探头，包括：环形激励电极和无源电压探针；环形激励电极与信号发生器的电压输出端口连接，无源电压探针与滤波器的输入端口连接，滤波器的输出端口与锁相放大器的信号输入端口连接，信号发生器的参考信号输出端口与锁相放大器的参考信号输入端口连接，锁相放大器的输出端口、数据采集卡和计算机系统依次连接，所有连接均采用刺刀螺母接口及相应的同轴电缆。

优选地，环形激励电极设有输入端口，无源电压探针设有输出端口；环形激励电极的输入端口与信号发生器的电压输出端口连接，无源电压探针的输出端口与滤波器的输入端口连接。

优选地，检测探头，包括，金属盒，金属盒的底面设有方形的通孔用于固定印刷电路板。

优选地，印刷电路板由环形激励电极、绝缘基板、接地屏蔽电极组成；印刷电路板的中心钻有直径与电压探针外径匹配的孔用来固定无源电压探针，电压探针的尖端与环形激励电极处于同一平面；环形激励电极通过印刷电路板中的过孔与金属盒上的输入端口相连；无源电压探针与金属盒上的输出端口相连。

优选地，金属盒上装有手柄。

相对于现有技术，本发明具有如下优势：检测方式为非接触式，无需耦合剂和表面处理，只需要从一个侧面接近被测对象；应用范围广，即可检测非导电材料表面及内部缺陷，又可检测铁磁与非铁磁导电材料表面缺陷；实施成本低；检测结果以图像形式直接呈现。检测成像装置利用电容耦合效应，采用检测探头中的激励电极产生准静电场分布，被测对象中缺陷的存在所产生的对该准静电场分布的扰动被检测探头中无源电压探针拾取，经过信号处理分析得到被测对象的缺陷信息，可以检测被测对象表面及内部(非导电材料)或表面(导电材料)存在的缺陷；采用低压中低频交流电压作为激励，检测探头不接触被测对象，适用于自动化检测，装置整体结构简单，操作方便。

附图说明

图1为基于电容耦合效应的无损检测成像装置示意图；

图2a为基于电容耦合效应的无损检测成像装置中检测探头结构示意图；

图2b为基于电容耦合效应的无损检测成像装置中检测探头另一结构示意图；

图2c为基于电容耦合效应的无损检测成像装置中检测探头内部结构示意图；

图2d为基于电容耦合效应的无损检测成像装置中检测探头内部另一结构示意图；

图3为基于电容耦合效应的无损检测成像装置使用示意图；

图4为基于电容耦合效应的无损检测成像装置的成像结果示意图。

具体实施方式

如图1、图2a、图2b、图2c、图2d所示，基于电容耦合效应的无损检测成像装置，包括：检测探头1、信号发生器5、滤波器6、锁相放大器7、数据采集卡8和计算机系统9；

检测探头1，包括：环形激励电极11和无源电压探针12；环形激励电极11设有输入端口，无源电压探针12设有输出端口；