[发明专利]一种增强涡流传感器线圈灵敏度的方法

说明书

本发明是一种增强涡流传感器线圈灵敏度的方法。当电涡流探头的线圈中通入高频交流电时，线圈周围产生磁场，线圈产生的磁场与环形磁铁产生的磁场发生耦合，产生新的耦合强磁场；涡流传感器的线圈在耦合一个环形磁铁后对引起磁场改变的扰动更加敏感，用以增强灵敏度。本发明有利于在线圈外部产生更强的磁场，进而提高检测的灵敏度。本发明设计的环形磁铁及线圈耦合方式是通过一种特殊的磁铁排列方式将磁铁一侧的磁场叠加在另一侧，这样可以用最少量的磁铁产生最强的单侧磁场。

技术领域

本发明涉及电涡流传感器无损检测技术领域，是一种增强涡流传感器线圈灵敏度的方法。

背景技术

涡流传感器在无损检测领域有着广泛的应用，一些表面缺陷如裂纹，缝隙等都可以通过涡流传感器感应线圈内的感应电流的变化来表征。对于一些涡流传感器如巨磁电阻涡流传感器，拾波线圈传感器等，其线圈是特殊的矩形线圈。相比于扁平线圈，矩形线圈具有对方向性变化及频率变化敏感的特点，因此在涡流传感器无损检测中应用较为广泛。由于矩形线圈结构的特殊性，线圈感应的涡流仅由底部的绕线决定，其他部分的绕线对于感应涡流作用较小，因此矩形线圈的耦合效果差，产生的电流密度低，对于涡流传感器的灵敏度影响较大。如果增加矩形线圈的耦合效果，将极大地增强涡流传感器的灵敏度，进而可以更方便地检测出待测缺陷件的表面裂纹等缺陷特征。

为了增加电流密度，提高涡流传感器的灵敏度，很多研究机构通过优化探头结构等方式来提高涡流探头的性能。扬州工业职业技术学院提出一种基于涡流传感测量的金属探伤仪((专利)号：CN202022380248.9),涉及一种基于涡流传感测量的金属探伤仪,包括柜体、支撑板、位置移动组件、第一侧板、第二侧板、减速电机、第一丝杆、第一螺母、安装板和电涡流传感器，采用电涡流传感器的电磁感应原理检测刹车盘工件上的缺陷。该方法利用电磁感应原理可以通过无损检测的方法测得金属的表面缺陷，但是未从本质上提高涡流传感器的线圈耦合效果。爱德森(厦门)电子有限公司提出了一种改进型正交电扰动涡流传感器((专利)号：CN201911369449.4)，该发明公开了一种改进型正交电扰动涡流传感器,通过改进常规正交涡流探头的结构,具体为,将正交缠绕的两个涡流检测线圈均各自改为同轴且平行设置的两个涡流检测线圈,同轴且平行设置的两个涡流检测线圈采用差分输入方式连接至输出检测电路,检测时,通过电子切换开关的快速转接切换,实现传感器中仅与行进方向垂直的一组涡流检测线圈具有检测的功能,即把与传感器行进方向平行的一组涡流检测线圈的检测功能取消,使得该传感器具有了检测孔状缺陷的功能。该方法是通过改进探头结构使得涡流传感器有了检测孔状缺陷的作用，但是这样会使探头部分体积庞大，且没有提高线圈的灵敏度。

发明内容

本发明为提高涡流传感器的检测灵敏度，本发明提供了一种增强涡流传感器线圈灵敏度的方法，本发明提供了以下技术方案：

一种增强涡流传感器线圈灵敏度的方法，所述方法具体为：当电涡流探头的线圈中通入高频交流电时，线圈周围产生磁场，线圈产生的磁场与环形磁铁产生的磁场发生耦合，产生新的耦合强磁场；涡流传感器的线圈在耦合一个环形磁铁后对引起磁场改变的扰动更加敏感，用以增强灵敏度。

优选地，所述环形磁铁分为16个不同极化方向的部分，且有4个不同的极化方向，在90°的扇形区域内磁块的极化方向分别为向左极化，向上极化，向右极化，向下极化；每90°为一个排列周期，构成特殊排列的环形磁铁；环形磁铁靠近线圈一侧的磁通量密度远大于远离线圈一侧的磁通量密度，当有金属的表面靠近线圈时磁阻抗变化更加明显，而远离线圈部分的磁阻抗没有变化。

优选地，环形磁铁中心位置走线，线圈的抽头通过环形磁铁的中心与外部电路连接。

优选地，环形磁铁的材质采用N50。

优选地，环形磁铁外半径为5mm，内半径为3mm，环形磁铁的厚度为3mm。

本发明具有以下有益效果：