[发明专利]一种集成式电磁电容平面阵列传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种集成式电磁电容平面阵列传感器及其制备方法，传感器包括两面均带有导电金属层的基底，基底下表面的导电金属层包括刻蚀形成的主电极和次电极、上表面的导电金属层包括刻蚀形成的涡流检测线圈，主电极为长条状且弯曲呈蛇形走线状布置，次电极的数量为多个且分别布置于主电极的凹入区域内构成直线型阵列结构，涡流检测线圈和对应的次电极中心重合且在基底的上表面上构成直线型阵列结构；制备方法包括在基底上电镀导电金属层并刻蚀形成主电极、次电极以及涡流检测线圈。本发明能够基于电磁涡流法和平面电容法实现热障涂层的厚度/缺陷/构件金属基底缺陷等全面无损检测，具有结构简单、检测效率高、检测范围全面、通用性好的优点。

技术领域

本发明涉及无损检测技术，具体涉及一种集成式电磁电容平面阵列传感器及其制备方法。

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。热障涂层作为先进燃气涡轮发动机热端部件的关键防护涂层，对降低叶片基底的工作温度起着至关重要的作用，并具有抗腐蚀能力、减少冷却空气量、降低耗油率以及简化结构等特点。热障涂层技术已成为先进航空航天发动机研制中的一项关键技术。2003年，美国“哥伦比亚”号航天飞机失事，是由于没有对隔热材料进行定期的检测维护，在发射过程中隔热材料脱落导致航天飞机解体。在这样一种“热障涂层不得不用，用了即存在安全隐患”的局面下，人们逐渐认识到热障涂层无损检测与评估的重要性。美国NASA于1990年明确提出了热障涂层检测评估的需求，并针对热障涂层材料的研究和应用开展了全方位的无损检测技术研究。近年来，各国学者研究出了许多适应热障涂层材料特点的无损检测新技术和新方法。这些无损检测技术在热障涂层材料的性能评估和推广应用中发挥了重要作用，已成为热障涂层在役检测的重要手段。

现有的无损检测技术，如热成像法、超声法、声发射法、微波法、涡流法、平面电容法在原理上都可以应用于热障涂层的检测中，也确实得到了一些应用。但是，这些方法都在着一定的局限性。热成像法所需的热像仪价格昂贵，难以大面积推广；超声法需要耦合剂，测量结果受孔隙的影响较大；声发射法信号具有随机性，很难用于定量检测；微波法无法检测金属内部的裂纹缺陷；涡流法无法检测陶瓷层内部的缺陷；平面电容法无法对粘结层和超合金基底进行检测。

热障涂层是一个非常复杂的涂层系统，它包括非导电的陶瓷层以及起缓冲作用的金属粘结层。电磁涡流无损检测技术主要是针对金属导体的检测，基于边缘电场原理的平面电容法主要是检测非金属介电材料，将两者结合起来，能很好的评估热障涂层系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够基于电磁涡流法和平面电容法相结合的方式实现热障涂层的厚度/缺陷/构件金属基底缺陷等全面无损检测，结构简单、检测效率高、检测范围全面、通用性好的集成式电磁电容平面阵列传感器及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种集成式电磁电容平面阵列传感器，包括两面均带有导电金属层的基底，所述基底下表面的导电金属层包括刻蚀形成的主电极和次电极、上表面的导电金属层包括刻蚀形成的涡流检测线圈，所述主电极为长条状且弯曲呈蛇形走线状布置，所述次电极的数量为多个且分别布置于主电极的凹入区域内构成直线型阵列结构，所述涡流检测线圈与次电极的数量相同且一一对应，所述涡流检测线圈和对应的次电极中心重合且在基底的上表面上构成直线型阵列结构，所述主电极的两端分别连接有激励端子，所述次电极上连接有次电极端子，所述涡流检测线圈的两端分别连接有涡流输出端子。

优选地，所述涡流检测线圈为多匝螺旋结构线圈。

优选地，所述涡流检测线圈的分布区域比主电极的凹入区域的区域小，且所述涡流检测线圈的分布区域和主电极之间设有预留间隙。