CN102879461B - 一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，采用交联组合探头和差动混合算法原理，传感器由二组十字形差动检测线圈组相差45度角、同心缠绕分布在线圈缠绕骨架上，保证了传感器对任意方向的裂纹都有电磁涡流感应信号差值输出，消除了两个检测线圈十字正交组成的差动电磁检测传感器的45度方向裂纹盲区的问题，实现无漏检检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种无损检测传感器，特别是涉及一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器。
背景技术
常规涡流检测探头由于存在提离效应的影响，对于金属材料表面粗糙度较大、检测要求较高的工件，难于实施有效检测。由两个检测线圈十字正交组成的差动电磁检测传感器，具有抑制提离效应的干扰的特性，特别适用于表面不平整的金属材料检测，当传感器扫查到横向裂纹时，横向线圈产生的涡流场受到裂纹影响最大，而纵向线圈产生的涡流场受到裂纹影响最小，所以两个线圈有最大差输出，能够可靠的检测出该缺陷。同理，当传感器扫查到纵向裂纹时，横向线圈产生的涡流场受到裂纹影响最小，而纵向线圈产生的涡流场受到裂纹影响最大，所以两个线圈有最大差输出，能够可靠的检测出该缺陷。正交传感器对该两种缺陷检测最为敏感。从上可知，线圈涡流场变化取决于裂纹方向与每个线圈间的夹角区别。当裂纹方向与线圈成平行时，线圈涡流场变化最大；当裂纹方向与线圈成垂直时，线圈涡流场变化最小。当裂纹方向为斜向裂纹时，正交传感器两个线圈感应到的涡流场均发生不同的变化，裂纹方向同正交两个线圈夹角从0度到45度逐渐变化时，两个线圈感应信号输出差逐渐变小，所以检测灵敏度逐渐降低。当裂纹与线圈成45度夹角时，两个线圈感应一致的涡流信号输出。所以对正交传感器来说，45度的裂纹方向为盲区，无法检测出。
发明内容
本发明的目的在于，为了克服两个检测线圈十字正交组成的差动电磁检测传感器的灵敏度变小和检测盲区的问题，研制了一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，采用交联组合探头和差动混合算法，消除了45度方向裂纹盲区的问题，实现无漏检检测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，包括四个检测线圈、线圈缠绕骨架、传感器输出端接口、外壳、顶盖；所述四个检测线圈同心交叉缠绕固定在线圈缠绕骨架上，二个检测线圈正交组成一组十字形差动检测线圈组，另外二个检测线圈正交组成另一组十字形差动检测线圈组，两组十字形差动检测线圈组之间相差45度角。当裂纹同一组十字形差动检测线圈组同裂纹成45度夹角时，无信号差别输出，而此时另一组十字形差动检测线圈组与裂纹平行、垂直，该组的两个检测线圈产生最大信号差值输出，从而保证了传感器对任意方向的裂纹都涡流感应信号差值输出。所述四个检测线圈有上交叉点和下交叉点，位于传感器底部的下交叉点为传感器扫查中心点。所述四个检测线圈分别连接至传感器输出端接口，两组十字形差动检测线圈组采集的信号，通过传感器输出端接口传输至双通道电磁检测仪器，再对该双通道信号进行矢量叠加运算，保证不同方向的裂纹均能够得到最大信号差值，然后将该叠加信号差值通过同一阻抗面显示输出，保证不同方向裂纹得到最大信号显示输出；所述线圈缠绕骨架固定在外壳内；所述传感器输出端接口镶嵌固定在顶盖上表面。所述四个检测线圈的材质为紫铜漆包线，紫铜漆包线的直径、线圈缠绕匝数、线圈缠绕横截面积、线圈缠绕宽度根据相关电磁检测频率、精度和灵敏度要求确定。所述线圈缠绕骨架采用尼龙或硬塑料等非金属固体材料，非金属固体材料易加工，同时不会干扰检测线圈激励的电磁场。线圈缠绕骨架的形状根据检测要求可以是圆柱体形、椭球体形或球体形；外表面加工有四个相差45度角的同心缠绕槽，缠绕槽的长、宽、高等尺寸，根据检测线圈的缠绕横截面积、缠绕宽度确定。所述外壳可以采用尼龙、硬塑料、橡胶等非金属固体材料，外壳的形状根据线圈缠绕骨架形状确定，可以是圆桶形、半椭球桶形或半球桶形。圆桶形外壳底面为扫查面，适用于平面形工件检测，半椭球桶形或半球桶形外壳底部端点为扫查点，适用于表面不规则的工件检测。所述顶盖采用铝合金、不锈钢等金属材料或尼龙、硬塑料、橡胶等非金属固体材料，便于固定传感器输出端接口。
本发明的有益效果是，一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，采用交联组合探头和差动混合算法原理，传感器由二组十字形差动检测线圈组相差45度角、同心缠绕分布在线圈缠绕骨架上，保证了传感器对任意方向的裂纹都有电磁涡流感应信号差值输出，消除了两个检测线圈十字正交组成的差动电磁检测传感器的45度方向裂纹盲区的问题，实现无漏检检测。
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明第一实施例的传感器外观三维示意图。
图2是本发明第一实施例的传感器内部结构三维示意图。
图3是本发明第一实施例的传感器检测线圈与线圈缠绕骨架三维示意图。
图4是本发明第一实施例的传感器检测线圈与线圈缠绕骨架俯视示意图。
图5是本发明第一实施例的传感器线圈缠绕骨架三维示意图。
图6是本发明第一实施例的传感器线圈缠绕骨架俯视示意图。
图7是本发明第二实施例的传感器外观三维示意图。
图8是本发明第二实施例的传感器内部结构三维示意图。
图9是本发明第二实施例的传感器检测线圈与线圈缠绕骨架侧视示意图。
图10是本发明第二实施例的传感器检测线圈与线圈缠绕骨架俯视示意图。
图11是本发明第二实施例的传感器线圈缠绕骨架侧视示意图。
图12是本发明第二实施例的传感器线圈缠绕骨架俯视示意图。
图13是本发明第三实施例的传感器外观三维示意图。
图14是本发明第三实施例的传感器内部结构三维示意图。
图15是本发明第三实施例的传感器检测线圈与线圈缠绕骨架侧视示意图。
图16是本发明第三实施例的传感器检测线圈与线圈缠绕骨架俯视示意图。
图17是本发明第三实施例的传感器线圈缠绕骨架侧视示意图。
图18是本发明第三实施例的传感器线圈缠绕骨架俯视示意图。
图中，1.检测线圈，2.线圈缠绕骨架（圆柱体形），3.传感器输出端接口，4.外壳（圆通形），5.顶盖，6.一组十字形差动检测线圈组，7.另一组十字形差动检测线圈组，8.缠绕槽，9.上交叉点，10.下交叉点，11.线圈缠绕骨架（椭球体形），12.外壳（半椭球桶形），13.线圈缠绕骨架（球体形），14.外壳（半球桶形）。
具体实施方式
在如图1、2、3、4、5、6所示的第一实施例中，一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，包括四个检测线圈（1）、线圈缠绕骨架（2）、传感器输出端接口（3）、外壳（4）、顶盖（5）；所述四个检测线圈（1）同心交叉缠绕固定在线圈缠绕骨架（2）上，二个检测线圈（1）正交组成一组十字形差动检测线圈组（6），另外二个检测线圈正交组成另一组十字形差动检测线圈组（7），两组十字形差动检测线圈组（6，7）之间相差45度角。所述四个检测线圈（1）有上交叉点（9）和下交叉点（10），位于传感器底部的下交叉点（10）为传感器扫查中心点；所述四个检测线圈（1）分别连接至传感器输出端接口（3）；所述线圈缠绕骨架（2）固定在外壳内；所述传感器输出端接口（3）镶嵌固定在顶盖（5）上表面。所述四个检测线圈（1）的材质为紫铜漆包线，紫铜漆包线的直径、线圈缠绕匝数、线圈缠绕横截面积、线圈缠绕宽度根据相关电磁检测频率、精度和灵敏度要求确定。所述线圈缠绕骨架（2）采用尼龙或硬塑料等非金属固体材料，线圈缠绕骨架（2）的形状为圆柱体形；外表面加工有四个相差45度角的同心缠绕槽（8），缠绕槽的长、宽、高等尺寸，根据检测线圈（1）的缠绕横截面积、缠绕宽度确定。所述外壳（4）为圆桶形，外壳（4）可以采用尼龙、硬塑料、橡胶等非金属固体材料，顶盖（5）采用铝合金、不锈钢等金属材料或尼龙、硬塑料、橡胶等非金属固体材料。扫查过程中，检测人员手持传感器，传感器的底面贴在被检工件表面直线方向匀速扫查，扫查路径中传感器经过的任意方向裂纹缺陷都能有最大信号显示输出。
在如图7、8、9、10、11、12所示的第二实施例中，与本发明的第一实施例不同的是：
所述线圈缠绕骨架的形状为椭球体形（11），所述外壳为半椭球桶形（12）。
在如图13、14、15、16、17、18所示的第三实施例中，与本发明的第一实施例不同的是：
所述线圈缠绕骨架的形状为球体形（13），所述外壳为半球桶形（14）。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，但本发明并不局限于实施例，应当理解，在不脱离本发明的范围内，可以对上述实施例做出多种组合及改变。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，其特征在于：包括四个检测线圈、线圈缠绕骨架、传感器输出端接口、外壳、顶盖；所述四个检测线圈同心交叉缠绕固定在线圈缠绕骨架上，二个检测线圈正交组成一组十字形差动检测线圈组，另外二个检测线圈正交组成另一组十字形差动检测线圈组，两组十字形差动检测线圈组之间相差45度角；所述四个检测线圈有上交叉点和下交叉点，位于传感器底部的下交叉点为传感器扫查中心点；所述四个检测线圈分别连接至传感器输出端接口；所述线圈缠绕骨架固定在外壳内；所述传感器输出端接口镶嵌固定在顶盖上表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，其特征在于：所述四个检测线圈的材质为紫铜漆包线，紫铜漆包线的直径、线圈缠绕匝数、线圈缠绕横截面积、线圈缠绕宽度根据相关电磁检测频率、精度和灵敏度要求确定。
3.根据权利要求1所述的一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，其特征在于：所述线圈缠绕骨架采用尼龙或硬塑料非金属固体材料，线圈缠绕骨架的形状根据检测要求采用圆柱体形、椭球体形或球体形；外表面加工有四个相差45度角的同心缠绕槽，缠绕槽的长、宽、高尺寸，根据检测线圈的缠绕横截面积、缠绕宽度确定。
4.根据权利要求1所述的一种基于交联式差动检测原理的无方向性电磁检测传感器，其特征在于：所述外壳采用尼龙、硬塑料、橡胶非金属固体材料，外壳的形状根据线圈缠绕骨架形状确定，采用圆桶形、半椭球桶形或半球桶形；所述顶盖采用铝合金、不锈钢金属材料或尼龙、硬塑料、橡胶非金属固体材料。
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