[发明专利]抗干扰强的均匀场激励方向性涡流探头及检测方法

说明书

抗干扰强的均匀场激励方向性涡流探头及检测方法，该探头含激励部分和检出部分，激励部分由矩形骨架和多匝导线均匀绕制而成矩形激励线圈；检出部分由两个轴线与待测金属构件法向垂直且具有相同绕向的盘式小线圈组成，以矩形激励线圈下表面的中间导线为对称轴对称分布。检测时，向矩形激励线圈通入激励信号，线圈下方的待测金属构件感应出相对均匀的涡流场；由于矩形激励线圈足够大，因此无缺陷时两个检出线圈的检出信号近似相同；有缺陷时，缺陷会对均匀涡流场产生扰动，取两个盘式小线圈的差分信号为目标信号，一方面可增强检测灵敏度，同时可有效减弱提离噪声的影响。通过旋转探头，分析扫查方向和扫查信号的关系，实现缺陷的方向性识别。

技术领域

本发明涉及一种电磁无损检测探头，具体涉及一种高灵敏度抗干扰方向性均匀场激励差动输出涡流探头及检测方法。

背景技术

金属构件被应用于多个场合，如航空航天、增材制造、核电等领域中。金属构件在极端服役条件下，不可避免地会产生微小裂纹或残余应力等缺陷，造成构件破坏失效，进而导致严重的工业事故。因此，对此类缺陷进行定期无损评估必不可少。

涡流检测方法是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，具有非接触，无需耦合介质，检测速度高，易于实现自动化检测，对表面及近表面缺陷的检测灵敏度高等优点。对金属构件的裂纹检测中，传统涡流探头常采用带磁芯的盘式小线圈，该探头为笔式涡流探头，探头整体尺寸较小，因此其检测空间分辨率和灵敏度均较高。但，该探头一般采用自激励自检出模式，造成该探头检测噪声较大，如提离噪声、倾斜噪声等，即探头抗干扰能力弱，鲁棒性差。此外，盘式小线圈为环向轴对称结构，无法实现对缺陷的方向性识别。

为了弥补传统盘式线圈探头易受到噪声干扰、鲁棒性差、无法检测缺陷方向等问题，本发明设计了一种抗干扰强的均匀场激励方向性涡流探头。

发明内容

为了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抗干扰强的均匀场激励方向性涡流探头及检测方法。该探头可以有效增强缺陷检测灵敏度，减弱提离噪声的影响，同时可对缺陷的方向进行有效识别。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

抗干扰强的均匀场激励方向性涡流探头，该探头为外置的涡流检测探头，将其置于待测金属构件1的表面进行扫查检测；包括激励部分和检出部分，所述激励部分为一矩形激励线圈，包含大矩形骨架2以及均匀绕制在大矩形骨架上的多匝导线4；所述检出部分为两个盘式小线圈3，位于矩形激励线圈的正下方。

所述检出部分为一差分检出单元，由两个轴线与待测金属构件1法向垂直的盘式小线圈3组成；以矩形激励线圈下表面的中心导线为对称轴，两个盘式小线圈对称分布在矩形激励线圈下表面，且位置为矩形激励线圈下表面的中心，与矩形激励线圈之间有提离距离。

所述检出部分的两个盘式小线圈3的导线绕制方向相同。

所述检出部分最终检出信号为两个盘式小线圈3的差分信号。

所述矩形激励线圈的尺寸比两个盘式小线圈3的尺寸大至少1个数量级，以使得两个盘式小线圈处于相对均匀的激励磁场中，两个盘式小线圈3的轴向与矩形激励线圈的轴向保持一致，一方面提高探头对缺陷的检测灵敏度，另一方面也有效减弱提离噪声的影响，提高探头对噪声的抗干扰能力。

所述的抗干扰强的均匀场激励方向性涡流探头的检测方法，

首先，向矩形激励线圈中通入稳态正弦激励电流，该稳态正弦激励电流会产生交变磁场即直接磁场，置于该交变磁场中的待测金属构件1会产生相对均匀的涡流场；交变的涡流场又会感生出二次磁场，直接磁场和二次磁场叠加后的复合磁场会使两个盘式小线圈3两端产生电压信号；由于受到待测金属构件1不同形态以及不同大小缺陷的影响，感生出的二次磁场也将产生相应的变化，进而使两个盘式小线圈3中产生不同的电压信号；