[其他]新型涡流探伤传感器

说明书

本实用新型属于点式传感器，用于动态涡流探伤。

目前，国内外传统的点式涡流探伤传感器基本具备三种结构：单线圈绕组“绝对式”（图1），三线圈“磁差式”（图2）及“电差式”自比较传感器（图3a、b），其共同特征是激励线圈和检测线圈绕组间耦合较弱，互感系数小，涡流密度低。由于无损检测参数的限制，传感器的电参数不能控制到最佳状态，影响传感器的灵敏度，信噪比及分辨率。再者，主要用于涡流探伤的后二种传感器都具备差分绕则组磁性材料加工困难，调试“差分”输出零点困难，频带窄，废品率高。对于特殊场合及超小型传感器上述问题更为突出。文献昭56－163450提出了结构为并置的两个检测线圈的中心在两个激励线圈内圆周上，且为二线圈外侧内圆周线上的涡流探伤传感器，提高了涡流密度。由于此类传感器只使用线圈绕组体积大，导磁率μ、品质因数Q、电感L、磁场强度H、磁感应强度B和磁通量φ均较低。由于相邻的两组激励线圈内侧感应电势互相抵消，使涡流密度降低，并且该传感器只适用于板材的慢速手动检测，不能适用高速动态检测。

本实用新型的目的是，提供一种用于动态检测，结构新、体积和探伤尺寸可变，无损检测和电参数兼顾的新型涡流探伤点式传感器。

本实用新型的目的，是通过采用一个由半导体铁磁材料做磁芯绕制的激励线圈绕组和二个或者二个以上的偶数个分别由磁芯绕制的检测线圈绕组组合后来实现的，检测线圈的中心置于激励线圈绕组的内圆圆周线与通过圆心的直线之间的交点上，形成每两个检测线圈为一组，对称置放。对于二个以上检测线圈，同时要组间对称置放（图5）。激励线圈和检测线圈用磁芯，选用同种材料做的磁芯。检测线圈的中心置于激励绕组磁力线最集中的绕组线圈的内圆周线上，提高了涡流密度。激励线圈和检测线圈绕组采用几种金属氧化物组成的铁磁半导体材料做磁芯，此类软磁材料有极高的电阻率，其磁化曲线和磁滞回线在很宽的频带内保持着高导磁率，磁滞回线的面积很小，表征铁氧体材料在音频、高频范围内几乎不存在涡流损耗。

本实用新型的优点在于采用磁芯绕制的传感器具有高磁导率，高饱和磁感应强度，高品质因数、同样参数下的小体积。在满足无损检测参数前提下，电参数同普通传感器相比，Q值提高2－3倍，分布电容减小1／2－1／3，电感量提高1倍使传感器综合参数均有提高，且有较宽的频带，绕组大都能在所适应的频带内谐振在激励频率上，另外加工工艺简单“差分”调零容易，成品率高，可在95％左右。该类传感器已使用于高线速度，高载荷，有润滑油恶劣工况下的接触疲劳裂纹动态检测，同时也适用其它行业任何规则性的黑色、有色金属转动件，轴类、辊类、轮类和各种试验机上转动试样等的动态探伤和振动检测。下面是附图说明：

图1、2、3为传统涡流探伤点式传感器的结构示意图，其中图1为“绝对式”单线圈绕组传感器，图2为激励绕组差分的“磁差式”传感器。图3（a）（b）给出了“电差式”自比较传感器。图4为昭56－163450所指示的二组激励线圈结构存在的弱点，两励磁线圈相邻侧磁力线互相抵消，减少涡流密度。图5为我们实用新型所指示的新型涡流探伤传感器的结构示意图，a为激励磁芯，a′a′为两个检测线圈磁芯。右侧为结构剖面图，图6揭示了新型传感器绕制数据应遵循的原则。匝数（N）过多过少都会影响传感器的灵敏度和品质因数。

下面通过实施例进一步阐明本实用新型的内容。首先根据使用的激励频率范围来选择不同的磁芯。激励绕组的磁芯直径和检测绕组线圈磁芯直径的比值遵循以下原则：二个或二个以上偶数个检测线圈两两中心距离，包括二个线圈的厚度在内，等于激励线圈磁芯的外径。两磁芯长度的比例原则是，在满足无损检测参数和加工许可的前提下，检测线圈磁芯长度尽可能短，激励线圈磁芯适传感器体积要求而定。传感器的绕制数据是一条有极值的曲线（图6）应选择中间平坦部分，过多过少都降低灵敏度和Q值。根据不同的探伤尺寸要求，可以灵活的进行激励和检测绕组的不同尺寸组合。调试好的绕组封入固定骨架，做好外引线经过标定即可使用。