[发明专利]一种原位磁导率检测探头、设备和检测方法

权利要求书

1.一种原位磁导率检测探头，其特征在于，所述探头包括：U型铁芯、励磁线圈和接收线圈；

励磁线圈缠绕在U型铁芯的中部，接收线圈缠绕在U型铁芯的一个芯脚上；

所述U型铁芯用于在U型铁芯的两个芯脚的底部与待测件表面贴合时形成一个闭合环路；所述励磁线圈用于通入电源后在闭合环路中激发出磁感线，激发出的磁感线在所述闭合环路中形成磁路；所述电源为所述励磁线圈提供交流信号；所述待测件用于在所述磁路中产生内部感应磁场；所述接收线圈用于在所述内部感应磁场的作用下产生感应电压，进而利用磁导率与电压的关系式，确定所述待测件的磁导率；

所述磁导率与电压的关系式为：

其中，μ为磁导率，R₁为电阻，l₁为励磁线圈的长度，S为横截面的面积，N₁为励磁线圈的匝数，V₁为励磁线圈的电压，V₂为接收线圈的电位差，t为时间。

2.根据权利要求1所述的原位磁导率检测探头，其特征在于，所述励磁线圈为直径1mm的漆包线，总长度为2cm；

所述励磁线圈在U型铁芯的中部缠绕4层，每层缠绕17圈。

3.根据权利要求1所述的原位磁导率检测探头，其特征在于，所述接收线圈为直径0.1mm的漆包线，总长度1.8cm；

所述接收线圈在U型铁芯的一个芯脚上缠绕15层，每层缠绕10圈。

4.一种原位磁导率检测设备，其特征在于，所述设备包括：信号发生器、信号显示装置和权利要求1-3任一项所述的原位磁导率检测探头；

原位磁导率检测探头中U型铁芯的两个芯脚的底部与待测件表面贴合；

信号发生器与原位磁导率检测探头的励磁线圈的两端连接，所述信号发生器用于为所述励磁线圈提供交流信号，使励磁线圈在交流信号的作用下激发出磁感线；

原位磁导率检测探头的接收线圈的一端与信号显示装置连接，原位磁导率检测探头的接收线圈的另一端接地；所述接收线圈用于在待测件产生的内部感应磁场中产生感应电压，并将所述感应电压传输至信号显示装置进行显示。

5.根据权利要求4所述的原位磁导率检测设备，其特征在于，所述设备还包括：信号放大电路；

信号放大电路的输入端与所述原位磁导率检测探头的接收线圈的一端连接，信号放大电路的输出端与信号显示装置连接；

所述信号放大电路用于放大所述感应电压，并将放大后的感应电压传输至信号显示装置。

6.根据权利要求5所述的原位磁导率检测设备，其特征在于，所述信号放大电路包括：运算放大器、分压电阻和电容；

所述运算放大器的第一输入端与所述原位磁导率检测探头的接收线圈的一端连接，所述运算放大器的第二输入端接地，所述运算放大器的输出端与信号显示装置连接；

分压电阻和电容并联后的一端与所述运算放大器的第一输入端连接，并联后的另一端与所述运算放大器的输出端连接。

7.根据权利要求4所述的原位磁导率检测设备，其特征在于，所述信号显示装置还与励磁线圈的一端连接，所述信号显示装置还用于显示励磁线圈的交变电压，根据励磁线圈的交变电压和接收线圈的感应电压获得磁滞回线并显示。

8.根据权利要求4所述的原位磁导率检测设备，其特征在于，所述信号显示装置为数字示波器。

9.一种原位磁导率检测方法，其特征在于，所述方法应用权利要求4-8任一项所述的原位磁导率检测设备，所述方法包括：

将原位磁导率检测探头中U型铁芯的两个芯脚的底部与已知磁导率的参考测件表面贴合，获得所述参考测件的感应电压；

将原位磁导率检测探头中U型铁芯的两个芯脚的底部与待测件表面贴合，获得所述待测件的感应电压；

根据所述参考测件的感应电压、所述参考测件的磁导率和所述待测件的感应电压，利用磁导率与电压的关系式，确定所述待测件的磁导率。

10.根据权利要求9所述的原位磁导率检测方法，其特征在于，所述磁导率与电压的关系式为：

其中，μ为磁导率，R₁为电阻，l₁为励磁线圈的长度，S为横截面的面积，N₁为励磁线圈的匝数，V₁为励磁线圈的电压，V₂为接收线圈的电位差，t为时间。