[发明专利]一种交替感应式柔性涡流阵列传感器及其裂纹监测方法

说明书

本发明公开了一种交替感应式柔性涡流阵列传感器，包括激励线圈，激励线圈在同一平面内由内向外呈螺旋形设置，且激励线圈为同向激励布局；至少一个交替式感应线圈组，每个交替式感应线圈组由多个感应线圈依次串联构成，前一感应线圈的连接端和与其连接的后一感应线圈的连接端电压极性相同；沿激励线圈的螺旋方向由内向外，每个交替式感应线圈组的感应线圈依次设置于激励线圈的相邻两匝线圈之间，每个交替式感应线圈组的第一个感应线圈以及最后一个感应线圈的端部为该交替式感应线圈组的感应电压输出端。每个交替式感应线圈组的所有感应线圈均放置在相邻两匝激励线圈中间靠左侧或中间靠右侧的位置。极大的降低了感应通道数量，简化了连接线路。

技术领域

本发明属于结构健康监测的无损检测领域，涉及一种交替感应式柔性涡流阵列传感器及其裂纹监测方法。

背景技术

结构健康监测技术是在结构上布置先进的传感器，实时采集表征结构健康状态的参数，通过采集、数据处理、损伤识别等技术，判断结构的健康状态，进而制定装备的维修计划。

现阶段常用于结构健康监测的传感器有应变传感器、光纤传感器、智能涂层传感器、超声导波传感器和涡流传感器等。但是每种传感器都有自己的优缺点和应用场景。应变传感器可以实时监测结构的应变状态，但是该传感器对微小裂纹的扩展不是很灵敏。光纤传感器具有监测范围大的特点，可以监测结构的应变状态和裂纹，但是该传感器受温度影响较大，安装过程复杂。智能涂层传感器可以监测表面裂纹的萌生和扩展，但是裂纹识别的灵敏度较低，尤其是在裂纹萌生阶段，同时在结构上安装较为复杂。超声导波传感器可以监测复合材料和金属材料，但是该传感器不能监测复杂结构，装备在运行过程中受噪声的影响较大。涡流传感器具有灵敏度高，技术成熟，裂纹检测率高等优点，在结构健康监测领域具有较为宽广的应用前景。尤其是柔性涡流阵列传感器，该传感器具有质量轻、柔性可弯曲、可监测复杂结构裂纹的特点，同时由于感应通道呈现阵列式排布，可以对裂纹长度进行定量监测。但是，由于柔性涡流阵列传感器的感应通道较多，在使用过程中需要对每个通道的信号进行采集，势必造成传感器连接线路复杂，增加了整个传感器网络的重量。同时，由于感应通道数量较多，连接的信号调理模块也较多，会造成信号调理模块的硬件成本高，这些弊端会增加结构健康监测系统的重量。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种交替感应式柔性涡流阵列传感器，以解决现有的柔性涡流阵列传感器感应通道多、连接线路复杂、信号调理模块硬件成本高的问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种交替感应式柔性涡流阵列传感器的裂纹监测方法。

本发明实施例所采用的技术方案是：一种交替感应式柔性涡流阵列传感器，包括激励线圈，激励线圈在同一平面内由内向外呈螺旋形设置，且激励线圈为同向激励布局，以及

至少一个交替式感应线圈组，每个交替式感应线圈组由多个感应线圈依次串联构成，其中：

沿激励线圈的螺旋方向由内向外，每个交替式感应线圈组的感应线圈依次设置于激励线圈的相邻两匝线圈之间，每个交替式感应线圈组的第一个感应线圈以及最后一个感应线圈的端部为该交替式感应线圈组的感应电压输出端。

进一步的，每个交替式感应线圈组的所有感应线圈均放置在相邻两匝激励线圈中间靠左侧的位置，或均放置在相邻两匝激励线圈中间靠右侧的位置；

所述激励线圈的相邻两匝激励线圈之间的距离等于要求的裂纹监测精度。

进一步的，每个交替式感应线圈组的感应线圈串联时，前一感应线圈的连接端和与其连接的后一感应线圈的连接端电压极性相同，电压极性为正极或负极。

进一步的，每个交替式感应线圈组的相邻两个感应线圈通过设置在其连接端的过孔连接，过孔之间的连接线设置在柔性基底的顶层。