[实用新型]用于进行金属缺陷检测的涡流检测装置及其涡流探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属材料缺陷无损检测传感器结构及相应检测电路。

背景技术

     金属材料的缺陷检测在军工领域具有重要意义?根据电磁感应原理，载有交流电的线圈会在靠近它的金属材料中感应出涡流，感应的涡流反过来会影响检测线圈周围原有的磁场分布，从而导致感应线圈的测量阻抗发生变化?涡流携带了金属材料的厚度，缺陷、电导率等信息，通过测量因涡流引起的线圈阻抗变化可推知金属材料的相关物理参数，如是否存在缺陷等。

     常规涡流检测，感应线圈在检测过程中有原始的感应电压信号输出，为扩大信号检测动态范围，提高检测灵敏度，一般采用差动探头结构。在对金属进行缺陷检测时，差动探头的两个线圈需置于完全相同的电磁环境中，才可使涡流探头的初始电压信号为零，这在实际检测中，有时较难实现。微扰检测技术一般采用较大的激励线圈及两个结构相同的小感应线圈组成。两个感应线圈平行放置，均垂直于激励线圈，两个感应线圈位置完全对等。这种微扰结构可以使放置于金属块上的涡流传感器在下方金属不存在缺陷时，两个小感应线圈差动输出信号近乎为零，这种检测结构的优点在于对缺陷非常敏感，可对极微小的缺陷进行检测。涡流探伤中，一般只能在一个能明显切断感应涡流流经路径的方向进行缺陷的有效检测，同时一般采用单个探头进行检测，这些都在一定程度上制约着涡流检测系统的检测效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于进行金属缺陷检测的涡流检测装置及其涡流探头， 以克服现有技术的全部或部分缺陷。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

本实用新型用于进行金属缺陷检测的涡流探头包括一个以上正交组合探头，每个正交组合探头包括一个激励线圈和两个感应线圈，所述两个感应线圈的几何中心重合，所述两个感应线圈的中心横截面均经过激励线圈的几何中心，激励线圈以及两个感应线圈的中心横截面两两垂直。

进一步地，本实用新型所述正交组合探头为两个以上，所有正交组合探头的激励线圈的中心横截面在同一个平面上，且所有激励线圈的几何中心在同一直线上。

本实用新型含有上述涡流探头的涡流检测装置包括控制器、信号发生电路、滤波及放大电路、相敏检波电路、信号采集卡、上位机、第一高速模拟开关、第二高速模拟开关和所述涡流探头，控制器分别与信号发生电路、滤波及放大电路、第一高速模拟开关、第二高速模拟开关连接，滤波及放大电路的输出端与相敏检波电路的输入端连接，相敏检波电路的输出端与信号采集卡连接，信号采集卡与上位机连接，信号发生电路与第一高速模拟开关连接，滤波及放大电路与第二高速模拟开关连接；所述涡流探头中的每个激励线圈与第一高速模拟开关连接，涡流探头中的每个感应线圈与第二高速模拟开关连接。

进一步地，本实用新型所述信号发生电路为正弦信号发生电路。

进一步地，本实用新型涡流检测装置还包括机械扫描装置，涡流探头固定于所述机械扫描装置上。

进一步地，本实用新型所述控制器为单片机。

进一步地，本实用新型所述第一高速模拟开关的输出电流为100 毫安以上。

    与现有技术相比，本实用新型的优点是： 

（1）绝对式基于微扰原理的探头结构，可以测量极微小的金属表面缺陷。

（2）两个正交感应线圈可实现二维平面纵横两个方向相同精度的缺陷检测。

（3）阵列探头大大提高了缺陷检测效率，对各个探头分时激励，减小了探头间的干扰，简化了后续硬件处理电路。

（4）采用了可通大电流的高速模拟开关芯片，保证了激励场的强度和系统检测精度。

（5）本实用新型具有较高的检测灵敏度和检测速度。

附图说明

图1 是本实用新型涡流探头的激励线圈上方磁场分布图（磁力线扩张时刻）；

图2是涡流激励线圈上方磁场分布图（磁力线收缩时刻）；

图3是涡流激励线圈上方某一时刻磁场分布俯视图；

图4是本实用新型的一种仅含有单个正交组合探头的涡流探头的结构示意图；

图5是本实用新型的一种含有两个以上正交组合探头的涡流探头的结构示意图；

图6是两种涡流探头的工作方式比较示意图，其中，(a)含有单个正交组合探头，（b）含有多个正交组合探头；

图7是本实用新型的一种涡流检测装置的结构框图；

图8是本实用新型的第一高速模拟开关的一种电路图；

图9是本实用新型的第二高速模拟开关的一种电路图。

具体实施方式