[发明专利]一种柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜及其监测裂纹的方法

权利要求书

1.一种柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜，用于监测螺栓连接结构孔边裂纹，其特征在于，包括至少一个激励线圈和至少三个感应线圈组成的交叉传感阵列，所述激励线圈和感应线圈组成的交叉传感阵列通过柔性印刷电路板技术将导线打印在柔性薄膜上制作成一个整体；其中，所述激励线圈覆盖整个连接结构的孔壁，所述感应线圈组成沿着螺栓周向分布并具有交叉传感区域的感应线圈交叉传感阵列；所述感应线圈交叉传感阵列的感应线圈分布在两层薄膜的上下侧，所述两层薄膜叠在一起时感应线圈沿着一个方向依次交错分布构成交叉阵列。

2.根据权利要求1所述的柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜，其特征在于，所述激励线圈由m个线圈构成；所述感应线圈交叉传感阵列由m×n个打印在a层薄膜上下侧的线圈与m×(n-1)个b层薄膜上下两侧的线圈沿着螺栓周向分布共同构成；其中，m为沿着螺栓轴向分布的层数，n为感应线圈沿着周向分布的线圈个数，取值范围为m≥1以及n≥2。

3.根据权利要求2所述的柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜，其特征在于，构成激励线圈的m个线圈沿着螺栓轴向阵列分布，所述m个线圈中的每一个空间结构为双矩形结构，导线在柔性薄膜上一侧按照矩形形状以顺时针方向或逆时针方向由外向内走线，不交叉，不留有空余空间，满足预设的线宽与线间距要求，在矩形中心处从薄膜穿孔走线至另一侧，再反方向由内向外走线直至两侧矩形尺寸相同，最终印刷在薄膜两侧。

4.根据权利要求3所述的柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜，其特征在于，m×n个线圈中的每个线圈的空间结构为双矩形结构，导线在柔性薄膜上一侧按照矩形形状以顺时针方向或逆时针方向由外向内走线，不交叉，不留有空余空间，满足预设的线宽与线间距要求，在矩形中心处从薄膜穿孔走线至另一侧，再反方向由内向外走线直至两侧矩形尺寸相同，最终印刷在a层薄膜两侧；m排中每一排线圈沿周向分布，n个感应线圈之间不留有空余空间，所覆盖区域与激励线圈覆盖区域大小一致；

m×(n-1)个线圈中的每个线圈的空间结构为双矩形结构，导线在柔性薄膜上一侧按照矩形形状以顺时针方向或逆时针方向由外向内走线，不交叉，不留有空余空间，满足预设的线宽与线间距要求，在矩形中心处从薄膜穿孔走线至另一侧，再反方向由内向外走线直至两侧矩形尺寸相同，最终印刷在b层薄膜两侧；m排中每一排线圈沿周向分布，n-1个感应线圈之间不留有空余空间，第一个线圈的导线起始位置在a层薄膜上第一个矩形线圈的中心线上，并与其导线起始位置同高。

5.根据权利要求4所述的柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜，其特征在于，所述激励线圈与感应线圈的交叉阵列层叠设置，并相互绝缘；所述感应线圈的交叉阵列a层薄膜与b层薄膜之间相互绝缘。

6.根据权利要求1所述的柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜，其特征在于，所述连接结构具有一定大小的电导率；包括金属结构和碳纤维复合材料结构。

7.根据权利要求1所述的柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜，其特征在于，所述传感薄膜一边与螺栓周长等长。

8.一种监测连接结构孔边裂纹的方法，其特征在于，基于权利要求1至7中任一项权利要求所述的柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜，包括：

将所述柔性周向交叉阵列涡流传感薄膜沿着与螺栓周长等长边平行于螺栓周向卷绕并粘贴在螺杆上；

所述激励线圈连接交变信号，所述感应线圈的交叉阵列连接一数据采集装置，用于采集并输出所述感应线圈的交叉阵列接收的感应电压，以定量分析所述连接结构裂纹的轴向深度和周向位置。

9.根据权利要求8所述的监测连接结构孔边裂纹的方法，其特征在于，所述数据采集装置具体为示波器；所述感应线圈的交叉阵列与所述示波器之间还连接有一开关转换器，与感应线圈交叉阵列中的感应线圈连接；所述交变信号源为函数发生器；所述函数发生器产生的交变信号接入所述激励线圈；切换所述开关转换器，使感应线圈交叉阵列中的感应线圈电压值依次传输至示波器，通过分析同一激励下各个感应线圈的感应电压对裂纹定量分析。

10.根据权利要求8所述的监测连接结构孔边裂纹的方法，其特征在于，所述交变信号频率范围为100KHz至15MHz。