[发明专利]一种梯形结构的平面阵列式电磁传感器

说明书

技术领域

本发明主要涉及到无损检测技术领域，特指一种基于电磁涡流原理的平面型电磁传感器。

背景技术

随着科学技术的发展，无损检测技术的应用范围不断拓展，既是现代工业技术的基础，还成为航空航天、国防军事领域中的关键技术，在机械、建筑、冶金、电力、石油、造船、汽车、宇航、核能、铁路等行业中被广泛应用。其中，“涡流无损检测技术”是建立在电磁感应原理基础上的一种无损检测方法，具有传感器响应速度快、灵敏度高、非接触、无需耦合介质等优点，是对装备关键部件微缺陷进行检测的有效方法之一。

但是，传统的电磁传感器普遍存在以下问题：①传感器的一致性差，检测信号易受提离等因素的影响，定量检测效果差；②检测效率与检测分辨力存在矛盾，难以实现快速检测；③只能检测已出现的缺陷，无法监测材料中的应力分布和疲劳损伤的发展过程；④对检测对象的适应性差，复杂结构受检件的误检率高。

近年国内外对新型电磁传感器开展了大量研究，旨在克服传统电磁传感器检测效率低、检测速度慢、微缺陷定量检测效果差、渗透深度低等问题。其中，有从业者提出一种具有空间周期结构的平面型电磁传感器，这是一种发展势头好、有广阔应用前景的新型传感器。目前已设计完成的这类传感器均是采用微工艺技术制作于柔性基底上，能够适应复杂工件表面，有效抑制提离干扰，可测量受检材料的完全物理属性（包括电导率、磁导率、提离、膜厚、应力和疲劳腐蚀等）；同时，采用网格搜索算法，使得检测速度大大提高，可以实现在线检测及实时成像。此类平面型电磁传感器虽可有效改善传统电磁传感器普遍存在的不足，但也存在以下不足：由于采用单匝线圈作为检测单元，且单元尺寸较小，输出信号太微弱，不利于后端信号处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、制作方便、输出信号更强、可有效实现微弱信号检测、对缺陷及应力等方向敏感、检测效率高且能够实现受检材料完全物理属性测量的梯形结构的平面阵列式电磁传感器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种梯形结构的平面阵列式电磁传感器，包括柔性基底，所述柔性基底的一面上设有主线圈以及激励电极对，所述柔性基底的另一面上设有次级线圈阵列以及输出电极对，所述主线圈和次级线圈阵列构成梯形周期结构，所述次级线圈阵列由四个以上的次级检测线圈组成，所述主线圈中每半个周期内包含有四个大小相同且呈对称分布的次级检测线圈。

作为本发明的进一步改进：

所述次级检测线圈为螺旋结构线圈。

本发明中位于所述次级线圈阵列的一面上还设有辅助线圈，所述辅助线圈包括多条直导线，所述主线圈中每个半周期内均包括两条直导线，位于主线圈中部处的两条直导线位于每半个周期内次级检测线圈之间。

所述次级检测线圈的输出引线之间留有间距且与主线圈保持有一定距离。

所述柔性基底两个面上均设有一层柔性绝缘覆膜。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明梯形结构的平面阵列式电磁传感器，采用柔性材料作为基底制作平面电磁传感器，使得其对受检材料表面、特别是复杂表面的适应性大大提高，减小了提离影响；同时，采用梯形周期阵列结构，使得传感器的方向性提高，可以快速检测出缺陷及材料应力分布的方向；其检测单元较小，且检测单元呈多匝螺旋结构，使得传感器在提高空间分辨率的同时，增强了输出信号强度，从而提高微缺陷的定量检测能力。

附图说明

图1是本发明的平面结构示意图。

图2是本发明在具体实施例中柔性基底上表面的结构示意图。

图3是本发明在具体实施例中柔性基底下表面的结构示意图。

图4是本发明在具体实施例中传感器单个周期的局部截面示意图。

图5是本发明在具体实施例中传感器单个检测单元的结构示意图。

图例说明：

1、柔性基底；2、主线圈；3、次级线圈阵列；4、辅助线圈；5、覆膜；6、激励电极对；7、输出电极对；8、绝缘薄膜。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。