[发明专利]一种用于检测金属孔中心的PCB涡流探头及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于金属缺陷检测技术领域，尤其涉及一种用于检测金属孔中心的PCB涡流探头及检测方法。

背景技术

采用涡流对金属缺陷进行检测是近年来兴起的一项无损检测技术。该技术使用电感探头产生交变磁场，当金属被测物体靠近时，根据法拉第电磁感应定律在金属表面会产生微弱涡流，即产生涡流损耗。当检测探头参数确定、被测金属物体确定、检测距离确定后，该损耗大小与被测金属表面和内部的缺陷结构相关。当被测金属出现圆孔或其它不规则缺陷时，涡流损耗会随之减小，通过电路对损耗的等效检测可对金属圆孔中心、缺陷中心位置等参数进行精确定位。

采用涡流技术对金属孔心或规则缺陷中心进行定位的产品主要包括：涡流接近类传感器、涡流位置传感器、涡流无损检测设备等。目前绝大部分涡流接近类传感器和位置传感器无法对金属孔心进行检测定位。探头中心在水平向圆孔中心移动接近过程中，在圆孔中心与圆孔边缘的中间部分出现损耗极小值；出现极值后当探头继续向圆孔中心移动时，涡流损耗基本保持不变；当探头中心接近圆孔中心时涡流损耗会有微弱的上升。具体过程详见图1所示。因此使用传统电感探头无法对金属孔心或规则缺陷的中心进行精确定位；

有时为实现精确定位金属圆孔中心需要借助多个传感器同时进行定位系统复杂且成本较高；如采取涡流无损检测设备虽然可以做到精确定位，但该类设备体积大，而且单台设备多在数万元以上，无法实现低成本及小体积的应用。目前涡流检测传感器探头多使用导磁体材料绕线制作电感，此种方式受制于绕线参数一致性限制对检测精度存在影响，且对于不同的检测对象要重复设计探头，研制周期长且成本高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于检测金属孔中心的PCB涡流探头及检测方法，在PCB电路板上绘制两组多层圆形螺旋线圈，两组并排螺旋线圈串联作为检测的电感探头，电感探头通交变电流来产生交变磁场，使得电感探头滑过被测金属圆孔中心时涡流损耗出现极值，从而达到定位金属孔中心的目的。

一种用于检测金属孔中心的PCB涡流探头，包括电感探头和检测电路；

所述电感探头为至少2层的PCB电路板，其中每层PCB电路板上设有2个并排且相互串联的螺旋线圈，同时2个螺旋线圈的结构相同但绕向相反；层与层之间对应的螺旋线圈共轴，并通过过孔连接，使得所有层PCB电路板上的螺旋线圈均串接在一起，首末两个端头分别与检测电路连接；

所述检测电路为电感探头提供交变电流，使电感探头产生交变磁场。

进一步地，所述检测电路还包括电容，其中电容与电感探头形成LC谐振电路。

进一步地，所述检测电路还包括指示灯，LC谐振电路的频率与频率理论最小值的差值小于设定阈值t时指示灯亮。

进一步地，所述螺旋线圈为圆形。

进一步地，每层PCB电路板上的螺旋线圈铜厚不小于1oz。

进一步地，每层PCB电路板上的两个螺旋线圈边缘之间的间距尺寸最小值与被测金属孔直径的比例系数K1为0.2～0.3。

进一步地，每层PCB电路板上的单个螺旋线圈的直径与被测金属孔直径的比例系数K2为0.8～1.2。

一种基于用于检测金属孔中心的PCB涡流探头的检测方法，在电感探头滑过被测金属孔的过程中，通过检测LC谐振电路的频率，判断电感探头是否检测到被测金属孔中心；具体的，如果LC谐振电路的频率与频率理论最小值的差值小于设定阈值t，则此时2个螺旋线圈中心之间的间距中点为被测金属孔中心，否则电感探头没有检测到被测金属孔中心。

进一步地，在电感探头上设置指示灯，当LC谐振电路的频率与频率理论最小值的差值小于设定阈值t时指示灯点亮。

进一步地，电感探头与被测金属孔之间的检测垂直距离不大于单个螺旋线圈直径的1/3。

有益效果：

1、本发明对涡流探头进行创新设计，在PCB电路板上绘制两组多层圆形螺旋线圈，两组并排螺旋线圈串联作为检测的电感探头，同时两组圆形螺旋线圈结构相互对称，电感探头通交变电流来产生交变磁场，使电感探头的交变磁场沿探头物理中心向外梯度分布，当电感探头的物理中心移动至被测金属孔中心时，被测金属孔出现涡流损耗的极小值，从而实现对金属孔心或规则缺陷中心进行精确定位；