專利名稱：一種間隙快速電磁測量傳感器裝置的制作方法
技術領域：
一種間隙快速電磁測量傳感器裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種無損檢測傳感器裝置，特別是涉及一種適用于任何金屬或非 金屬材料的間隙快速電磁測量傳感器裝置。
背景技術：
[0002]工業生產中，某些特殊產品規格尺寸要求嚴格，需要經過精密測量，以確保其質量 性能達到標準。例如某核燃料棒外圍熱傳導器由多層金屬套管組成，其數量較多，管間縫隙 尺寸要求嚴格，變化范圍大，需要進行精密測量，采用常規間隙尺寸測量方法，只能分段并 更換探頭規格進行抽檢，方便性差，檢測周期長，且容易出現漏檢的情況。此外，各種常規 間隙測量方法都有其局限性，大多只能測量特定的檢測對象，適用面較窄，對某些不同材料 構件，甚至無法實施檢測。如電容間隙測量法，其檢測對象必須是金屬材料，間隙變化稍大 些，靈敏度急速下降；常規電感或渦流間隙測量法，檢測對象也必須是金屬材料，由于提離 效應，其動態范圍小、線性度不理想。發明內容[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術之不足，提供一種適用于任何金屬或非金屬 材料的間隙快速電磁測量傳感器裝置，該設計基于電磁感應原理，適用于任何金屬或非金 屬材料的間隙電磁測量傳感器裝置，采用獨特的鐵磁性微彈片，即可適應任何材料間隙檢 測，且檢測信號動態范圍、線性度都獲得良好的改善，具有精確定量、測量速度快等重要特 點。[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種間隙快速電磁測量傳感 器裝置，傳感器裝置包括二個金屬薄片、檢測線圈薄板、手持桿、導線；二個金屬薄片的單 邊或雙邊焊接或膠接固定；檢測線圈薄板固定在二個金屬薄片之間；手持桿的一端連接固 定兩個金屬薄片；導線與檢測線圈薄板連接。所述金屬薄片材料為彈簧鋼，金屬薄片的尺 寸根據被檢工件的尺寸及被檢工件之間的間隙大小確定，二個金屬薄片單邊焊接或膠接固 定時，二個金屬薄片的另一邊向外彎曲張開，二個金屬薄片受到外部按壓時間隙可變化，自 然狀態下張開的尺寸大小略大于被檢工件之間的間隙大小，二個金屬薄片雙邊焊接或膠接 固定時，二個金屬薄片中間向外歪曲隆起，形成一定的間隙，二個金屬薄片受到外部按壓時 間隙可變化，自然狀態下二個金屬薄片中間的間隙尺寸大小略大于被檢工件之間的間隙大 小，采用彈性金屬薄片的作用主要有二點一是使傳感器裝置具有“微動”空間，二是屏蔽施 加在線圈中的渦流場，盡可能減少檢測對象材料(特別是金屬)的影響，傳感器裝置可以檢 測任何材料工件的間隙；所述檢測線圈薄板單邊膠接固定在二個金屬薄片的膠接邊；對于 微小間隙檢測，檢測線圈薄板可由具有一個或兩個螺旋電路的柔性印刷電路板制成，螺旋 電路可激勵產生電磁場，其作用與常規的導線線圈相同，柔性印刷電路板非常薄，并且可彎 曲，所以可用于檢測微小間隙及個別特殊彎曲工件(例如散熱器U型彎管)之間的間隙；對 于較大間隙檢測，檢測線圈薄板可由一個或兩個導線線圈纏繞在非金屬線圈纏繞骨架上并嵌入固定在非金屬薄板中制成；檢測線圈板中可有一個或二個檢測線圈，一個檢測線圈時， 檢測線圈為自感線圈，既是產生激勵磁場的線圈，又是拾取工件渦流信號的線圈，二個檢測 線圈時，采用互感方式，一個檢測線圈是專用于產生交變磁場的激勵線圈，另一個線圈是拾 取工件渦流信號的接收線圈，對于間隙較小、較窄的工件可采用一個檢測線圈，此外通常采 用二個檢測線圈，雙線圈互感方式靈敏度與抗干擾能力高于單線圈自感方式；所述手持桿 由二條窄鋼板對焊膠接固定制成，二條窄鋼板的對接面有縱向凹槽，手持桿與兩個金屬薄 片粘接固定，窄鋼板中間有縱向凹槽，這樣既可增加強度，中空又可作為傳感器導線槽，引 出信號線；所述導線一端連接檢測線圈薄板的輸出端，另一端穿過手持桿，連接電磁渦流檢 測儀的輸入端。對于微小間隙檢測，當采用兩個螺旋電路的柔性印刷電路板時，兩個螺旋電 路規格相同，并排置于柔性印刷電路板中。對于較大間隙檢測，當采用二個導線線圈時，二 個導線線圈同軸纏繞固定在非金屬線圈纏繞骨架上，其中一個導線線圈纏繞在另一個導線 線圈外。[0005]進一步的，對于較大間隙檢測，非金屬線圈纏繞骨架中心處可有一個通孔，二個金 屬薄片內側正對通孔位置處焊接有圓柱形金屬凸頭，圓柱形金屬凸頭的材質為鐵氧體，圓 柱形金屬凸頭直徑小于通孔直徑，當二個金屬薄片受到外部壓力閉合時，金屬凸頭剛好能 穿過檢測線圈薄板中的通孔，金屬凸頭起到磁芯作用，可以擴大檢測線圈電感量的變化范 圍，金屬凸頭越接近檢測線圈，檢測線圈的電感量越大，儀器接收到的檢測信號變化越大， 因此，金屬薄片與檢測線圈間距的細微變化，也可以在儀器中顯示出來，有效提高檢測靈敏 度。[0006]進一步的，對于較大間隙檢測，可在二個金屬薄片內側的圓柱形金屬凸頭之間，放 置金屬彈簧，金屬彈簧穿過檢測線圈薄板中的通孔，可以進一步增加檢測線圈電感量的變 化范圍，金屬彈簧壓縮時，通孔內的金屬彈簧體積增加，檢測線圈的電感量變大，金屬彈簧 伸長時，通孔內的金屬彈簧體積減少，檢測線圈的電感量變小。[0007]本實用新型裝置的檢測方法包括標定和實測二個過程。[0008]所述檢測方法中的標定過程為，[0009]a.制作標定樣件，標定樣件中至少含有精確測量設定的檢測要求規定的最小允 許標準間隙和最大允許標準間隙；[0010]b.將傳感器裝置的導線連接至電磁渦流檢測儀的輸入端，開啟電磁渦流檢測儀， 根據檢測要求設置相應的檢測頻率，進入檢測狀態，當傳感器裝置中的二個金屬薄片處于 自然狀態，即不受到外部壓力的狀態下，按電磁渦流檢測儀的平衡鍵，使得電磁檢測儀屏幕 中的檢測信號回到平衡位置；[0011]c.傳感器裝置分別置于標定樣件中的最小允許標準間隙和最大允許標準間隙 中，傳感器裝置中的二個金屬薄片彎曲緊貼標準樣件中間隙的兩邊，由于受到外部壓力，傳 感器裝置中的二個金屬薄片之間的間隙縮小，金屬薄片與檢測線圈薄板之間的距離也縮 小，根據電磁感應原理，金屬薄片與檢測線圈的距離變化將導致檢測線圈的自感或互感發 生變化，在電磁檢測儀中產生的檢測信號將偏離平衡位置，金屬薄片與檢測線圈之間的間 隙不同，產生的檢測信號的強度也不同，分別記錄傳感器裝置置于標定樣件中的最小允許 標準間隙和最大允許標準間隙時的檢測信號幅值，據此設置電磁渦流檢測儀的上限與下限 報警閥值。[0012]所述檢測方法中的實測過程為，[0013]d.標定后，取下傳感器裝置，傳感器裝置中的二個金屬薄片處于自然狀態，按電 磁渦流檢測儀的平衡鍵，使得電磁檢測儀屏幕中的檢測信號回到平衡位置；[0014]e.將傳感器裝置置于被檢工件的間隙中，傳感器裝置中的二個金屬薄片彎曲緊 貼被檢工件的間隙兩邊，以恒定的速度掃差被檢工件的間隙；當被檢工件的間隙大小在最 小允許標準間隙和最大允許標準間隙之間時，電磁渦流檢測儀中產生的檢測信號不會超出 已標定的上限與下限報警閥值，電磁渦流檢測儀不報警，判定這個被檢工件的間隙大小符 合要求；當被檢工件的間隙大小超出最小允許標準間隙和最大允許標準間隙范圍時，電磁 渦流檢測儀中產生的檢測信號將超出已標定的上限與下限報警閥值范圍，電磁渦流檢測儀 報警，判定這個被檢工件的間隙大小不符合要求。[0015]進一步的，在標定過程中，所述標準樣件可以在最小允許標準間隙和最大允許標 準間隙之間設置多個間隙值，用于制作間隙變化標定曲線，依次記錄不同間隙值對應的檢 測信號幅值，而后輸入電磁渦流檢測儀中，得出間隙變化標定曲線；進一步的，在實測過程 中，電磁渦流檢測儀將檢測信號幅值大小與標定曲線比較換算得出并顯示被檢工件中的間 隙大小值。[0016]以互感式雙線圈為例，檢測時，假設施加在激勵線圈中的交變渦流場恒定，且與上 下二金屬片間隙固定，則接收線圈等效阻抗不變，接收線圈電壓輸出值亦不變；當二個金屬 薄片受壓，間隙變化，導致與線圈距離變化，傳感器裝置的激勵線圈等效阻抗隨之變化，即 耦合系數改變，導致接收線圈電壓輸出改變，電磁渦流檢測儀記錄該變化值，與不同時隙標 定值對應換算，得出間隙變化標定曲線，達到檢測之目的。對自感式單線圈而言，直接測量 其自感變化，同樣可以得出測量結果。[0017]本實用新型的有益效果是，一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，基于電磁感應原 理，設計一種適用于任何金屬或非金屬材料的間隙電磁測量傳感器裝置，本傳感器裝置采 用獨特的鐵磁性微彈片，即可適應任何材料間隙檢測，且檢測信號動態范圍、線性度都獲得 良好的改善，具有精確定量、測量速度快、無漏檢的重要特點，可有效替代常規間隙尺寸測 量方法，快速、精確、全面測量工件間隙尺寸，適用于各種金屬或非金屬管材、板材、彎曲工 件等的間隙測量工作。[0018]以下結合實施例對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的一種間隙快速 電磁測量傳感器裝置不局限于實施例。
[0019]
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。[0020]圖1是本實用新型第一實施例的傳感器裝置三維示意圖。[0021]圖2是本實用新型第一實施例的傳感器裝置三維分解示意圖。[0022]圖3是本實用新型第一實施例的標定過程示意圖。[0023]圖4是本實用新型第一實施例的實測過程示意圖。[0024]圖5是本實用新型第二實施例的傳感器裝置三維示意圖。[0025]圖6是本實用新型第三實施例的傳感器裝置三維示意圖。[0026]圖7是本實用新型第三實施例的傳感器裝置三維分解示意圖。[0027]圖8是本實用新型第四實施例的傳感器裝置三維示意圖。[0028]圖9是本實用新型第五實施例的傳感器裝置三維示意圖。[0029]圖10是本實用新型第五實施例的傳感器裝置剖面圖。[0030]圖11是本實用新型第六實施例的傳感器裝置三維示意圖。[0031]圖12是本實用新型明第六實施例的傳感器裝置剖面圖。[0032]圖中，1.金屬薄片，2.檢測線圈薄板，3.手持桿，4.凹槽，5.導線，6.標定樣件，7.被檢工件，11.圓柱形金屬凸頭，20.激勵線圈，21.接收線圈，22.自感線圈，23.通孔， 24.非金屬線圈纏繞骨架，L0.最小允許標準間隙，L1.最大允許標準間隙。
具體實施方式
[0033]圖1、圖2、圖3、圖4所示的第一實施例中，一種間隙快速電磁測量方法及傳感器裝 置，傳感器裝置包括二個金屬薄片1、檢測線圈薄板2、手持桿3、導線5 ;二個金屬薄片I的 單邊焊接或膠接固定；檢測線圈薄板2固定在二個金屬薄片I之間；手持桿3的一端連接固 定兩個金屬薄片I ;導線5與檢測線圈薄板2連接。所述金屬薄片I材料為彈簧鋼，金屬薄 片I的尺寸根據被檢工件的尺寸及被檢工件之間的間隙大小確定，二個金屬薄片I的單邊 焊接或膠接固定，二個金屬薄片I的另一邊向外彎曲張開，二個金屬薄片I受到外部按壓時 間隙可變化，自然狀態下張開的尺寸大小略大于被檢工件之間的間隙大小；所述檢測線圈 薄板2單邊膠接固定在二個金屬薄片I的膠接邊，檢測線圈薄板2由具有兩個螺旋電路的 柔性印刷電路板制成；所述手持桿3由二條窄鋼板對焊膠接固定制成，二條窄鋼板的對接 面有縱向凹槽4，手持桿3與兩個金屬薄片I粘接固定；所述導線5 —端連接檢測線圈薄板 2的輸出端，另一端穿過手持桿3，連接電磁渦流檢測儀的輸入端。[0034]本實用新型裝置的檢測方法包括標定和實測二個過程。[0035]所述檢測方法中的標定過程為，[0036]a.制作標定樣件6，標定樣件6中至少含有精確測量設定的檢測要求規定的最小 允許標準間隙LO和最大允許標準間隙LI ；[0037]b.將傳感器裝置的導線5連接至電磁渦流檢測儀的輸入端，開啟電磁渦流檢測 儀，根據檢測要求設置相應的檢測頻率，進入檢測狀態，當傳感器裝置中的二個金屬薄片I 處于自然狀態，即不受到外部壓力的狀態下，按電磁渦流檢測儀的平衡鍵，使得電磁檢測儀 屏幕中的檢測信號回到平衡位置；[0038]c.傳感器裝置分別置于標定樣件6中的最小允許標準間隙LO和最大允許標準間 隙LI中，傳感器裝置中的二個金屬薄片I彎曲緊貼標準樣件6中間隙的兩邊，由于受到外 部壓力，傳感器裝置中的二個金屬薄片I之間的間隙縮小，金屬薄片I與檢測線圈薄板2之 間的距離也縮小，根據電磁感應原理，金屬薄片I與檢測線圈的距離變化將導致檢測線圈 的自感或互感發生變化，在電磁檢測儀中產生的檢測信號將偏離平衡位置，金屬薄片I與 檢測線圈之間的間隙不同，產生的檢測信號的強度也不同，分別記錄傳感器裝置置于標定 樣件6中的最小允許標準間隙LO和最大允許標準間隙LI時的檢測信號幅值，據此設置電 磁渦流檢測儀的上限與下限報警閥值。[0039]所述檢測方法中的實測過程為，[0040]d.標定后，取下傳感器裝置，傳感器裝置中的二個金屬薄片I處于自然狀態，按電磁渦流檢測儀的平衡鍵，使得電磁檢測儀屏幕中的檢測信號回到平衡位置；[0041]e.將傳感器裝置置于被檢工件7的間隙中，傳感器裝置中的二個金屬薄片I彎曲 緊貼被檢工件7的間隙兩邊，以恒定的速度掃差被檢工件7的間隙；當被檢工件7的間隙大 小在最小允許標準間隙LO和最大允許標準間隙LI之間時，電磁渦流檢測儀中產生的檢測 信號不會超出已標定的上限與下限報警閥值，電磁渦流檢測儀不報警，判定這個被檢工件7 的間隙大小符合要求；當被檢工件7的間隙大小超出最小允許標準間隙LO和最大允許標準 間隙LI范圍時，電磁渦流檢測儀中產生的檢測信號將超出已標定的上限與下限報警閥值 范圍，電磁渦流檢測儀報警，判定這個被檢工件7的間隙大小不符合要求。[0042]進一步的，在標定過程中，所述標準樣件6可以在最小允許標準間隙LO和最大允 許標準間隙LI之間設置多個間隙值，用于制作間隙變化標定曲線，依次記錄不同間隙值對 應的檢測信號幅值，而后輸入電磁渦流檢測儀中，得出間隙變化標定曲線；進一步的，在實 測過程中，電磁渦流檢測儀將檢測信號幅值大小與標定曲線比較換算得出并顯示被檢工件 7中的間隙大小值。[0043]在圖5所示的第二實施例中，本發明與第一實施例的不同之處在于[0044]檢測線圈薄板2由具有一個螺旋電路的柔性印刷電路板制成。[0045]在圖6、圖7所示的第三實施例中，本實用新型與第一實施例的不同之處在于二 個金屬薄片I雙邊焊接或膠接固定，此時，二個金屬薄片I中間向外歪曲隆起，形成一定的 間隙，二個金屬薄片I受到外部按壓時間隙可變化，自然狀態下二個金屬薄片I中間的間隙 尺寸大小略大于被檢工件之間的間隙大小。[0046]在圖8所示的第四實施例中，本實用新型與第一實施例的不同之處在于[0047]檢測線圈薄板3由具有一個螺旋電路的柔性印刷電路板制成。同時，二個金屬薄 片I雙邊膠接固定，此時，二個金屬薄片I中間向外歪曲隆起，形成一定的間隙，間隙可隨著 外部壓力改變而變化，自然狀態下二個金屬薄片I中間的間隙尺寸大小略大于被檢工件之 間的間隙大小。[0048]在圖9、圖10所示的第五實施例中，本實用新型與第一實施例的不同之處在于檢 測線圈薄板2由兩個導線線圈纏繞在非金屬線圈纏繞骨架上并嵌入固定在非金屬薄板中 制成。[0049]在圖11、圖12所示的第六實施例中，本實用新型與第五實施例的不同之處在于 非金屬線圈纏繞骨架24中心處可有一個通孔23，二個金屬薄片I內側正對通孔23位置處 焊接有圓柱形金屬凸頭11，圓柱形金屬凸頭11的材質為鐵氧體，圓柱形金屬凸頭11直徑小 于通孔23直徑。[0050]上述實施例僅用來進一步說明本實用新型的一種間隙快速電磁測量傳感器裝置， 但實用新型并不局限于實施例，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何 簡單修改、等同變化與修飾，均落入本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，其特征在于傳感器裝置包括二個金屬薄片、 檢測線圈薄板、手持桿、導線；二個金屬薄片的單邊或雙邊連接固定；檢測線圈薄板固定在二個金屬薄片之間；手持桿的一端連接固定兩個金屬薄片；導線與檢測線圈薄板連接。
2.根據權利要求1所述的一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，其特征在于所述金屬薄片材料為彈簧鋼，金屬薄片的尺寸根據被檢工件的尺寸及被檢工件之間的間隙大小確定；二個金屬薄片的單邊或雙邊采用焊接或膠接方式連接固定；單邊焊接或膠接固定時， 二個金屬薄片的另一邊向外彎曲張開，二個金屬薄片受到外部按壓時間隙可變化，自然狀態下張開的尺寸大小略大于被檢工件之間的間隙大小；雙邊焊接或膠接固定時，二個金屬薄片中間向外歪曲隆起，形成一定的間隙，二個金屬薄片受到外部按壓時間隙可變化，自然狀態下二個金屬薄片中間的間隙尺寸大小略大于被檢工件之間的間隙大小。
3.根據權利要求1所述的一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，其特征在于所述檢測線圈薄板單邊膠接固定在二個金屬薄片的膠接邊；對于微小間隙檢測，檢測線圈薄板可由具有一個或兩個螺旋電路的柔性印刷電路板制成；對于較大間隙檢測，檢測線圈薄板可由一個或兩個導線線圈纏繞在非金屬線圈纏繞骨架上并嵌入固定在非金屬薄板中制成。
4.根據權利要求1所述的一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，其特征在于所述手持桿由二條窄鋼板對焊膠接固定制成，二條窄鋼板的對接面有縱向凹槽，手持桿與兩個金屬薄片粘接固定。
5.根據權利要求1所述的一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，其特征在于所述導線一端連接檢測線圈薄板的輸出端，另一端穿過手持桿，連接電磁渦流檢測儀的輸入端。
6.根據權利要求3所述的一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，其特征在于對于微小間隙檢測，當采用兩個螺旋電路的柔性印刷電路板時，兩個螺旋電路規格相同，并排置于柔性印刷電路板中。
7.根據權利要求3所述的一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，其特征在于對于較大間隙檢測，當采用二個導線線圈時，二個導線線圈同軸纏繞固定在非金屬線圈纏繞骨架上， 其中一個導線線圈纏繞在另一個導線線圈外。
8.根據權利要求7所述的一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，其特征在于進一步的， 非金屬線圈纏繞骨架中心處可有一個通孔，二個金屬薄片內側正對通孔位置處焊接有圓柱形金屬凸頭，圓柱形金屬凸頭的材質為鐵氧體，圓柱形金屬凸頭直徑小于通孔直徑。
9.根據權利要求8所述的一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，其特征在于進一步的， 可在二個金屬薄片內側的圓柱形金屬凸頭之間，放置金屬彈簧，金屬彈簧穿過檢測線圈薄板中的通孔。
專利摘要本實用新型公開了一種間隙快速電磁測量傳感器裝置，基于電磁感應原理，設計一種適用于任何金屬或非金屬材料的間隙電磁測量傳感器裝置，傳感器裝置由二個金屬薄片、檢測線圈薄板、手持桿、緊固件、導線組成，本傳感器裝置采用獨特的鐵磁性微彈片，即可適應任何材料間隙檢測，且檢測信號動態范圍、線性度都獲得良好的改善，具有測量速度快、精確定量、無漏檢的重要特點，可有效替代常規間隙尺寸測量方法，快速、精確、全面測量工件間隙尺寸，適用于各種金屬或非金屬管材、板材、彎曲工件等的間隙測量工作。
文檔編號G01B7/14GK202885773SQ20122057033
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日
發明者林俊明 申請人:愛德森(廈門)電子有限公司