[发明专利]针对叶片气膜孔边裂纹检测的柔性阵列涡流探头及方法

权利要求书

1.一种针对叶片气膜孔边裂纹检测的柔性阵列涡流探头，其特征在于：该探头包括激励线圈部分和检出线圈部分；所述激励线圈部分由两个互相交错的第一激励线圈(3)和第二激励线圈(4)组成，第一激励线圈(3)和第二激励线圈(4)的结构相同，均包括均匀涡流区(5)和回路区(6)两部分；均匀涡流区(5)为第一激励线圈(3)和第二激励线圈(4)的交错区域，且第一激励线圈(3)和第二激励线圈(4)在均匀涡流区(5)内的导线均匀分布，探头工作时，第一激励线圈(3)和第二激励线圈(4)在均匀涡流区(5)内均感应出均匀涡流场，检测时，叶片气膜孔(2)位于均匀涡流区(5)下方，会干扰感应的涡流场；第一激励线圈(3)和第二激励线圈(4)中除了均匀涡流区(5)外的部分为回路区(6)，回路区(6)的导线非均匀分布，检测时，回路区(6)导线与均匀涡流区(5)导线环绕叶片(1)一周以构成完整回路；所述检出线圈部分由一排完全相同的盘式小线圈组成，用于采集检出信号，探头的检测区域(7)为盘式小线圈覆盖的区域，即检出线圈部分中一排完全相同的盘式小线圈对应分布在每个气膜孔(2)正上方，一排完全相同的盘式小线圈中左右相互对称的左盘式小线圈(A₁)和右盘式小线圈(A₂)组成一个差分涡流检出单元(8)，且差分涡流检出单元(8)的个数为气膜孔个数的一半。

2.根据权利要求1所述的一种针对叶片气膜孔边裂纹检测的柔性阵列涡流探头，其特征在于：所述第一激励线圈(3)和第二激励线圈(4)为柔性线圈。

3.根据权利要求1所述的一种针对叶片气膜孔边裂纹检测的柔性阵列涡流探头，其特征在于：所述第一激励线圈(3)和第二激励线圈(4)正交分布，检测时分别通入I₁＝I₀sin(ω₀t)sin(ω₁t)和I₂＝I₀sin(ω₀t+90°)sin(ω₁t)的调幅激励电流，其中ω₀＜＜ω₁。

4.根据权利要求1所述的一种针对叶片气膜孔边裂纹检测的柔性阵列涡流探头，其特征在于：所述各差分涡流检出单元(8)中左盘式小线圈(A₁)和右盘式小线圈(A₂)采集的信号具有以下关系：当气膜孔边没有裂纹时，左盘式小线圈(A₁)在一个周期内采集的电压信号与右盘式小线圈(A₂)在一个周期内采集的电压信号互为相反数，差分涡流检出单元(8)的输出信号为左盘式小线圈(A₁)和右盘式小线圈(A₂)采集的电压信号之和，通过差分能够消除气膜孔对孔边裂纹检测的影响，因此各差分涡流检出单元(8)具有自差分和自归零特性；当气膜孔边有裂纹时，差分后只剩下反映裂纹信息的信号。

5.权利要求1至4任一项所述的一种针对叶片气膜孔边裂纹检测的柔性阵列涡流探头进行叶片气膜孔边裂纹检测的方法，其特征在于：

首先，向第一激励线圈(3)和第二激励线圈(4)分别通入相位差为90°的调幅激励电流，将会在均匀涡流区(5)内的叶片(1)表面感生出周期性旋转的涡流，涡流又会感生出二次磁场，检出线圈部分的左盘式小线圈(A₁)和右盘式小线圈(A₂)会感应出电压信号，孔边任意方向的裂纹均会对感应涡流产生相应的干扰，进而对左盘式小线圈(A₁)和右盘式小线圈(A₂)采集到的电压信号产生相应的干扰，最后导致对差分涡流检出单元(8)采集的差分电压信号产生干扰；

其次，由于左盘式小线圈(A₁)和右盘式小线圈(A₂)在气膜孔上方左右相互对称分布，当气膜孔边没有裂纹时，每个差分涡流检出单元(8)中左盘式小线圈(A₁)和右盘式小线圈(A₂)采集的电压信号具有以下关系：当气膜孔边没有裂纹时，左盘式小线圈(A₁)在一个周期内采集的电压信号与右盘式小线圈(A₂)在一个周期内采集的电压信号互为相反数，差分涡流检出单元的输出信号为左盘式小线圈(A₁)和右盘式小线圈(A₂)采集的电压信号之和，通过差分能够消除气膜孔对孔边裂纹检测的影响，因此各差分涡流检出单元(8)具有自差分和自归零特性；当气膜孔边有裂纹时，差分后只剩下反映裂纹信息的信号；

最后，通过对各涡流差分检出单元的差分检出信号峰值和相位对比，能够发现裂纹所在的位置；当发现有裂纹时，对裂纹所在位置处的涡流差分检出单元的差分检出信号进行分析，绘制幅值在一个周期内的极坐标图，极坐标图中两个峰值的连线在极坐标图中的角度反映了裂纹在气膜孔边的方向。