[发明专利]一种检测厚壁深裂纹缺陷的双频激励圆形涡流探头及方法

说明书

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种检测厚壁深裂纹缺陷的双频激励圆形涡流探头及方法。本发明双频激励圆形涡流探头，包括双频激励探头组件、检测探头组件和固定架；所述激励探头组件有两组，以检测探头组件为中心，呈左右对称分布；所述激励探头组件由激励线圈和激励线圈安装立柱组成；所述检测探头组件由检测线圏和检测线圈安装立柱组成；所述固定架由固定连接的立柱固定板和扫查部件连接件组成；所述激励线圈安装立柱底端和所述检测线圈安装立柱底端安装在立柱固定板上；所述激励线圈为圆形涡流线圈，采用正弦双频率交流电流激励。采用本发明双频激励探头可提高涡流渗透深度和探头对深裂纹的检测能力，其渗透深度可达到21mm左右。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种用于工业检测缺陷的涡流探头，尤其涉及一种检测厚壁深裂纹缺陷的双频激励圆形涡流探头及方法。

背景技术

涡流检测是常规无损检测技术之一，是以电磁感应原理为基础，依据材料电磁性能变化来对材料及构件实施缺陷探测和性能测试的电磁检测方法，其基本原理是以电磁学的理论为基础的。涡流检测方法具有非接触、检测速度快和浅裂纹定量方面的优势，是一种对结构表面和近表面缺陷进行定量无损评价的有效方法。涡流在线检测技术在工业中已被广泛应用于大型、重型、特种设备以及航空航天关键零部件制造中，因此，裂纹的检测技术对保障设备运行安全、评定设备寿命、降低设备维护成本等至关重要。

目前常规涡流检测采用单一频率的涡流探头进行检测，基本停留在近表层缺陷的检测，因为存在明显的集肤效应，所以对装备零件中较深缺陷以及深层缺陷识别能力有限。虽然通过优化探头结构参数、降低激励频率等措施，可以在一定程度上提高对深裂纹的检测效果，但同时存在其他问题：如采用低频激励虽然可以增大涡流渗透深度、提高探头检测深层缺陷的能力，但同时会导致探头分辨率低、信噪比低、检测速度和信号幅值过低，并引发了探头速度效应和检测信号分辨困难等问题。即使通过采用干涉仪（SQUID）、巨磁阻传感器（GMR）、霍尔元件等磁敏元件以及磁路屏蔽等方式可以改进灵敏度，但检测速度过低的问题始终不能得到很好地解决，因而无法应用于大面积高速检测场合。

因此，研究适用于大面积厚壁深裂纹缺陷高速检测的涡流检测探头，在保障设备安全运行、评定设备寿命、降低设备维护成本等方面具有重要意义和前景。

发明内容

为了克服现有技术的不足，解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种检测厚壁深裂纹缺陷的双频激励圆形涡流探头及检测方法，通过两个不同频率的激励线圈同时反向激励，在试件材料中产生复合的涡流场，从而达到改变材料中涡流场的分布状态和增加渗透深度的目的。和单一频率（低频激励）、采用磁敏元件等现有技术相比，本发明可有效解决探头分辨率低、灵敏度下降、检测速度低、检测信号分辨困难等问题，可用于厚壁构件深层裂纹缺陷的大批量高速检测，为工业实际中厚壁深裂纹缺陷的检测和评估提供准确可靠的判断依据。

本发明采用的技术方案是：一种检测厚壁深裂纹缺陷的双频激励圆形涡流探头，其特征在于：包括激励探头组件、检测探头组件和固定架；所述激励探头组件有两组，以检测探头组件为中心，呈左右对称分布；所述激励探头组件每组由1个激励线圈和1个相应的激励线圈安装立柱组成，所述激励线圈套在激励线圈安装立柱上；所述检测探头组件由检测线圏和检测线圈安装立柱组成，所述检测线圏套在检测线圈安装立柱上；所述固定架由立柱固定板和扫查部件连接件组成，所述立柱固定板与扫查部件连接件固定连接；所述激励线圈安装立柱底端和所述检测线圈安装立柱底端安装在立柱固定板上；所述立柱固定板与扫查部件连接件固定连接。

进一步，所述双频激励圆形涡流探头整体通过所述扫查部件连接件与扫查部件可拆卸安装。

进一步，所述激励线圈为圆形涡流线圈，采用正弦双频率交流电流激励。

进一步，所述检测探头组件有一组，由1个检测线圈和1个对应的检测线圈安装立柱组成。

进一步，所述检测线圈为圆形涡流线圈。