[发明专利]一种用于金属结构微小空间内的缺陷无损检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种缺陷无损检测装置，具体是指一种用于金属结构微小空间内的缺陷无损检测装置。

背景技术

现有技术中，一些关键且形状复杂的金属部件，如发动机叶片、飞机机身等表面或亚表面出现的裂纹或缺陷，可能导致引擎失效甚至飞机失事。为了评估设备结构的安全，在设备检测时要求获得复杂金属结构表面裂纹等缺陷的数量、位置和形状信息。但是传统的磁粉检测、渗透检测等方法对缺陷的定量检测能力不高，不能获得缺陷的形状信息。

当前广泛采用的涡流检测是一种遵循电磁感应原理的无损检测技术。通有交变电流的激励线圈在导体材料中产生一次磁场，该磁场在导体表面感应出涡电流，感应涡电流会产生反射磁场。存在裂纹等缺陷的导体与正常的导体，在受到相同线圈磁场激励情况下，所产生的涡电流的流动情况会受到导体内部缺陷的影响而发生变化，因此所产生的反射磁场也不同，导致检测到的电磁信号发生变化。据此就可以判断导体材料缺陷的存在与否及缺陷的严重程度。

传统的单线圈检测探头只能检测导体表面一定范围内的缺陷。对于一些狭窄空间，如螺栓孔、细管道、部件接缝、板层间隙等部位，由于空间小且狭窄，通常的涡流探头难以进入。又由于这些狭小空间内部的缺陷距离导体表面较远，采用传统涡流探头则会使得检测灵敏度较低，因此容易造成漏检。一方面，这些狭窄部位往往是应力集中部位，容易出现疲劳裂纹；另一方面，这些狭窄部位容易积存水汽、酸液而形成腐蚀缺陷。而这些往往是整个设备中的关键部位，如飞机发动机的叶片、飞机机身铆接结构、汽轮机、核电站热交换管道、汽车发动机、转子的燕尾槽、齿轮等各种形状复杂的机械部件。因此需要对传统的涡流检测探头进行改进来解决上述问题，以保障设备安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于金属结构微小空间内的缺陷无损检测装置，能够进入普通涡流检测探头难以进入的多种结构狭窄及复杂的空间内部，并进行高精度的缺陷检测。

为实现上述目的，本发明提供一种用于金属结构微小空间内的缺陷无损检测装置，对金属工件表面的微小空间内的缺陷进行检测，获得该缺陷的位置和形状信息；该缺陷无损检测装置包含：电磁探头，其伸入微小空间内部；主激励线圈，其平行设置在金属工件的表面上方，且位于微小空间的出口周围区域；激励信号单元，其与所述的主激励线圈相连接，用于产生激励信号并加载至主激励线圈，该主激励线圈通电后，在其周围产生激励磁场，该激励磁场在微小空间的内表面感应出涡电流，该涡电流遇到微小空间内表面上的缺陷后，流动方向发生变化，在微小空间内的缺陷周围产生与激励磁场方向相垂直的缺陷感应磁场或线圈阻抗信号，并被电磁探头感应并检测到；控制单元，其分别与所述的激励信号单元以及电磁探头相连接，用于控制激励信号单元产生激励信号，并接收处理由电磁探头感应检测到的缺陷感应磁场或线圈阻抗信号，形成微小空间内的缺陷的图像，以及缺陷的位置形状报告。

所述的缺陷无损检测装置还包含：直流电源，其与所述的控制单元以及电磁探头相连接，提供工作电源；存储单元，其与所述的控制单元相连接，用于存储由电磁探头感应检测到的缺陷感应磁场或线圈阻抗信号，以及由控制单元形成的缺陷的图像和位置形状报告；显示单元，其与所述的控制单元相连接，用于显示由电磁探头感应检测到的缺陷感应磁场或线圈阻抗信号，以及由控制单元形成的缺陷的图像和位置形状报告。

所述的主激励线圈为空心圆柱形线圈，其截面呈矩形；或者所述的主激励线圈为空心长方体形线圈，其截面呈矩形。

在本发明的一个优选实施例中，所述的电磁探头为多段可弯曲的分支结构，其适用的微小空间是直径小于5mm的圆形孔洞，或是直径小于5mm且内部存在弯曲结构的圆形孔洞；该电磁探头包含：多个依次连接的电磁探头分支，每个电磁探头分支分别与所述的直流电源相连接；多个连接关节，相邻两个电磁探头分支之间通过该连接关节相连接；视觉辅助系统，其设置在电磁探头最前端的电磁探头分支的头部处。

所述的电磁探头分支包含：至少一个磁传感器，其设置在电磁探头分支的前端，与所述的控制单元相连接，将感应检测到的缺陷感应磁场信号发送至控制单元；第一辅助激励线圈，其设置在电磁探头分支的中部，与所述的激励信号单元相连接，以加强激励磁场的信号。

所述的视觉辅助系统包含照明灯以及微型摄像头，该微型摄像头与所述的控制单元相连接，将拍摄到的圆形孔洞的内部结构发送至控制单元。

所述的连接关节具有微机电控制组件，其与所述的控制单元相连接，根据微型摄像头拍摄到的圆形孔洞的内部结构控制对应的连接关节弯曲旋转。