[发明专利]针对微小孔周裂纹高精度检测的柔性旋转涡流检测探头及方法

权利要求书

1.一种针对微小孔周裂纹高精度检测的柔性旋转涡流检测探头，其特征在于：用于检测涡轮叶片冷却气膜孔周裂纹，该探头包括硅胶柔性垫板、FPC柔性激励线圈(8)和饼式检出线圈(7)；所述硅胶柔性垫板由硅胶柔性下垫板(1)和硅胶柔性上垫板(2)组成；硅胶柔性下垫板(1)上加工有检出线圈孔槽(3)、检出线圈电路槽(4)和激励线圈电路槽(5)；硅胶柔性上垫板(2)除了具有硅胶柔性下垫板(1)的检出线圈孔槽(3)、检出线圈电路槽(4)和激励线圈电路槽(5)外，还具有焊点隐藏槽(6)；所述饼式检出线圈(7)由一组多个相同尺寸和物理特征的饼式线圈组成，每个饼式线圈置于涡轮叶片冷却气膜孔的正上方，用于采集在每个涡轮叶片冷却气膜孔周检测区域产生的涡流信号；所述FPC柔性激励线圈(8)由两组方向相互垂直的水平并联激励线圈(9)和竖直并联激励线圈(10)上下放置组成，两组并联激励线圈之间用绝缘的聚酯薄膜隔离，使两组并联激励线圈在工作时互不干扰；

所述检出线圈孔槽(3)用以放置并固定饼式检出线圈(7)，检出线圈电路槽(4)用以放置并固定饼式检出线圈(7)的连接电路走线，激励线圈电路槽(5)用以放置并固定FPC柔性激励线圈(8)的连接电路走线。

2.根据权利要求1所述的一种针对微小孔周裂纹高精度检测的柔性旋转涡流检测探头，其特征在于：所述焊点隐藏槽(6)用以将饼式检出线圈(7)与检出电路的焊点隐藏，形成光滑平面，消除焊点凸凹造成的检测信号提离误差以提高气膜孔周裂纹的检测精度。

3.根据权利要求1所述的一种针对微小孔周裂纹高精度检测的柔性旋转涡流检测探头，其特征在于：所述水平并联激励线圈(9)和竖直并联激励线圈(10)为柔性电路板，其电路为并联激励电路，探头工作时向水平并联激励线圈(9)和竖直并联激励线圈(10)分别通入相位差为90°的正弦调制激励电流，并联激励线圈每个支路的铜线尺寸与电阻相同，形成均匀的涡流场，同尺寸的并联激励线圈的电阻小于串联激励线圈，在输入电压一定的情况下能产生更大的电流，增加了检出信号强度。

4.权利要求1至3任一项所述的一种针对微小孔周裂纹高精度检测的柔性旋转涡流检测探头的检测方法，其特征在于：该检测方法为差分相位与差分幅值相结合的综合检测方法，使用差分相位检测信号对气膜孔周裂纹存在性进行判断，使用差分幅值检测信号对气膜孔周裂纹方向进行判断；

首先，向水平并联激励线圈(9)和竖直并联激励线圈(10)分别通入相位差为90°的正弦调制激励电流，将会在FPC柔性激励线圈(8)所覆盖区域的涡轮叶片表面感生出周期性旋转的涡流场，旋转涡流场又会产生二次磁场，使得饼式检出线圈(7)中各饼式线圈感应产生电压信号，对电压信号进行采集得到检测感应电压信号，若涡轮叶片冷却气膜孔周有裂纹则会对饼式检出线圈所感应出的电压信号产生干扰；

其次，由于涡轮叶片冷却气膜孔周裂纹对于检测感应电压信号的相位值有影响，通过差分比较检测感应电压信号与无裂纹的气膜孔标准感应电压信号之间的相位差实现对涡轮叶片冷却气膜孔周裂纹的有效检测；

最后，涡轮叶片冷却气膜孔周裂纹的方向特征与检测感应电压信号的幅值相关，涡流场旋转到与涡轮叶片冷却气膜孔周裂纹相垂直的方向时，检测感应电压信号与无裂纹的气膜孔标准感应电压信号之间的差分幅值最大，通过建立单个旋转周期内涡流场的旋转角度和检测感应电压信号与无裂纹的气膜孔标准感应电压信号之间的差分幅值信号对应关系，得到涡轮叶片冷却气膜孔周裂纹的方向位置信息。