[发明专利]一种柔性螺旋形瞬变涡流匀场激励探头及缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种柔性螺旋形瞬变涡流匀场激励探头及缺陷检测方法，所述柔性螺旋形瞬变涡流匀场激励探头包括一块柔性多层印刷电路板、一个螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈和一组磁场传感器阵列；柔性多层印刷电路板表面焊盘组分别用于连接螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈的供电系统、磁场传感器阵列的供电电源及检测信号采集系统；螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈蚀刻于柔性多层印刷电路板内部，工作时将在其下方一定区域内产生垂直方向均匀的匀强磁场；磁场传感器阵列焊接于柔性多层印刷电路板的背面焊盘组，用于拾取磁场信号。本发明还提供应用上述探头实施金属构件缺陷检测的方法，能够对缺陷进行快速、高精度检测和定量评估，具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种柔性螺旋形瞬变涡流匀场激励探头及缺陷检测方法。

背景技术

金属构件、工程装备在服役期间，由于高温高压、应力、腐蚀等恶劣工况，易出现腐蚀、裂纹等损伤，这类损伤不易发现且危害极大，影响系统安全运行。工程中常用无损检测手段发现、定位和评估潜在损伤缺陷。无损检测是在不损伤被测体结构功能的基础上，对被测体结构损伤状况、内部构造进行检测和定量评估的方法，广泛应用于石油化工、能源交通和航空航天等领域。

瞬变涡流检测是衍生自涡流检测的常用无损检测方法之一。当前瞬变涡流检测中常用检测探头多为基于盘式线圈设计的探头，这类探头的线圈场集中于中心区域，难以实现匀场激励，因此探头对缺陷的响应从中心位置到边缘逐渐降低，在实际检测中易放大中心位置缺陷而弱化边缘区域缺陷。目前针对这类基于盘式线圈设计的探头进行改进并实现匀场激励的瞬变涡流检测探头和对应检测方法的较少，相关匀场激励探头设计及对应检测方法尚不多见。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种柔性螺旋形瞬变涡流匀场激励探头及缺陷检测方法，能够对金属构件缺陷进行快速、高精度检测和定量评估，具有重要的工程应用价值。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性螺旋形瞬变涡流匀场激励探头，包括一块柔性多层印刷电路板1、一个螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈2和一组磁场传感器阵列3；柔性多层印刷电路板1表面共有六组焊盘，表面焊盘组V+和V-用于连接螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈供电系统，表面焊盘组V_DD和GND用以连接磁场传感器阵列供电电源，表面焊盘组OUT+和OUT-用于连接检测信号采集系统，柔性多层印刷电路板1的背面焊盘组用于连接磁场传感器阵列3；螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈2蚀刻于柔性多层印刷电路板1内部，螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈2首端直接接触柔性多层印刷电路板1表面焊盘组V+，螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈2各层之间通过导孔实现电气连接，底层线圈电路通过延长电路及导孔连接至表面焊盘组V-；磁场传感器阵列3位于螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈2底部中心位置，磁场传感器阵列3中各传感器的端口通过柔性多层印刷电路板1的内部电路对应汇总于表面焊盘组V_DD、GND、OUT+和OUT-，方便与外部设备连接。

螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈2在表面焊盘组V+和V-加电驱动情况下，将在柔性多层印刷电路板1下方产生垂直方向均匀的匀强磁场；在柔性多层印刷电路板1表面焊盘组V_DD和GND加电驱动情况下，磁场传感器阵列3将拾取各磁场传感器位置处垂直方向的磁场信号，转化为多通道电压信号并通过柔性多层印刷电路板1表面焊盘组OUT+和OUT-输出至检测信号采集系统。

优选的，所述柔性多层印刷电路板1每层中所蚀刻螺旋形瞬变涡流匀场激励线圈电路均为开口圆环状，一端连接上一层导孔，另一端通过导孔连接至下一层线圈电路，底层线圈电路通过延长电路及导孔连接至表面焊盘组V-，各层线圈电路排布满足母线方程z＝0.00026r³+0.0073r²+0.011r。

优选的，所述磁场传感器阵列3焊接于柔性多层印刷电路板1背面焊盘组，磁场传感器阵列3由12个磁场传感器组成并按照2、4、4、2的方式排布，具有中心对称特性。