[发明专利]双方形激励柔性涡流阵列传感器

说明书

本发明公开了一种双方形激励柔性涡流阵列传感器，采用4层平面结构，从上到下依次为绝缘覆盖层、第一激励线圈层、检测线圈层和第二激励线圈层，第一激励线圈层和第二激励线圈层中的激励线圈采用反相的占空比为50％方波分布，检测线圈层包括两行螺旋方形线圈，每个线圈分别位于第一激励线圈、第二激励线圈中由线圈围成的凹槽内部，每个线圈的接线端的引线从绝缘覆盖层中穿出，与相应的外界电路进行连接。本发明采用柔性的平面阵列结构，提高对复杂形状试件的检测能力。

技术领域

本发明属于涡流阵列无损检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种双方形激励柔性涡流阵列传感器。

背景技术

无损检测技术是以不破坏被测物体内部结构为前提，使用物理的方法对物体内部可能存在的不连续性进行检测和评估。电涡流是众多无损检测方法类别中的一类重要方法，其原理是在激励线圈端施加交变的电流，从而产生交变的磁场，该磁场与被测试件相互作用，在试件中产生交变的涡流，试件中的涡流产生次生磁场，利用检测传感器对源磁场和次生磁场的叠加场检测，通过对检测信号的分析，实现对试件中缺陷的检测识别。

涡流阵列检测方法是近年来快速发展的涡流检测方法，与常规的单个涡流传感器在试件表面上进行扫描的方法不同之处是探头由多个独立工作的线圈单元构成，这些单元按照特殊的方式进行排布。其优点是可实现对大面积试件的高速检测，且能够达到与单个传感器相同的测量精度和分辨率，有效提高了传感系统的测试速度、测量精度和可靠性。

现有的涡流阵列传感器，大多是由常规线圈空心或装有磁芯作为激励线圈，使用空心线圈或磁传感器(霍尔传感器，巨磁阻传感器)作为检测传感器所构成的阵列。而这种体积性探头尺寸较大，分辨率较低，虽然与单个传感器相比较而言，在检测速度和精度上有所提高，但对于几何形状复杂表面，探头不能灵活弯曲及贴合试件，使得检测难以实施或在造成较大误差，降低了检测准确度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双方形激励柔性涡流阵列传感器，采用柔性的平面阵列结构，提高对复杂形状试件的检测能力。

为实现上述发明目的，本发明双方形激励柔性涡流阵列传感器包括第一激励线圈层、第二激励线圈层、检测线圈层和绝缘覆盖层，其中：

第一激励线圈层包括第一激励线圈和第一电绝缘柔性基底，第一电绝缘柔性基底作为第一激励线圈的承载衬底，第一激励线圈呈占空比为50％、M个周期的方波分布，第一激励线圈的接线端用于与激励信号源连接；

第二激励线圈层包括第二激励线圈和第二电绝缘柔性基底，第二电绝缘柔性基底作为第二激励线圈的承载衬底，第二激励线圈呈占空比为50％、M个周期的方波分布，且与第一激励线圈关于方波的X轴对称分布，其余参数与第一激励线圈一致，第二激励线圈的接线端用于与第一激励线圈的输出端连接；

检测线圈层包括4M个螺旋方形线圈、公共地线端和第三电绝缘柔性基底，第三电绝缘柔性基底作为螺旋方形线圈和公共地线端的承载衬底，其中4M个螺旋方形线圈呈2行2M列均匀分布，每行相邻2个螺旋方形线圈的中心距离为 T/2，T表示第一激励线圈和第二激励线圈的方波周期长度，每列2个螺旋方形线圈的中心距离为A，A表示第一激励线圈和第二激励线圈的方波幅度；公共地线端与每个螺旋方形线圈的一端接线端串联，每个螺旋方形线圈的另一端作为检测信号输出端，用于和采集模块连接；

将第一激励线圈层、检测线圈层、第二激励线圈层依次粘接，采用三个电绝缘柔性基底对线圈进行隔离，第一激励线圈的下沿和第二激励线圈的上沿重叠，第一行2M个螺旋方形线圈分别位于第一激励线圈中由线圈围成的2M个凹槽内部，第二行2M个螺旋方形线圈分别位于第二激励线圈中由线圈围成的2M 个凹槽内部，且螺旋方形线圈不与第一激励线圈或第二激励线圈重叠；

绝缘覆盖层覆盖在第一激励线圈层上方，每个线圈的接线端的引线从绝缘覆盖层中穿出，与相应的外界电路进行连接。