一種檢測多層結構內部腐蝕的渦流傳感器及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種傳感器及其制作方法，尤其涉及一種渦流傳感器及其制作方法。
【背景技術】
[0002]海水、潮濕的海洋大氣給飛機結構件，特別是對構成飛機主要結構的鋁合金件造成嚴重的影響。多年來沿海機場飛機的蒙皮、大梁、桁條等結構件產生了大量的、嚴重的腐蝕損傷，這不但影響了飛機的使用壽命，還給飛機的飛行安全造成了諸多的隱患，甚至嚴重影響了飛行任務的完成為保障飛機的完好率。目前檢測飛機多層結構內部腐蝕缺陷的方法中，由于射線法存在防護放射源問題，使用不方便；超聲測厚可滿足測量精度要求，但是由于空氣的聲阻大，超聲波很難通過固氣、氣固界面，無法進行多層結構中空氣層的厚度單側非接觸測量，此外超聲檢測的厚度過小則影響檢測精度；激光跟蹤法難以應用于多層結構內部腐蝕的檢測中；而紅外熱象法僅適用于檢測表面、近表面較大面積的腐蝕，難以發現較小的、深層的腐蝕，其檢測靈敏度較低。
[0003]相比之下，渦流檢測方法具有其它檢測方法不具備的優勢，如靈敏度高、適用于所有導電材料、造價低、不需要耦合劑以及可用于高溫、薄管、細線和內空表面等其它檢測方法難以進行檢測的特殊場合等優點，但是渦流透入進被檢試件內的深度與激勵電流的頻率的平方根成反比，頻率越大，被檢試件內部的缺陷越不容易被檢測出來，所以現已知存在的渦流檢測傳感器，大多用于檢測表面及近表面的缺陷。若想要檢測飛機多層結構的內層缺陷，就要降低激勵電流的頻率，然而根據法拉第電磁感應定律，激勵電流頻率越低，在被檢試件內部產生的渦流強度就越低，這樣會降低渦流檢測的靈敏度，目前通常采取加大傳感器線圈的尺寸與匝數來提高檢測的靈敏度。
[0004]另外，現已有的渦流傳感器通常是采用一個線圈的絕對式傳感器，其線圈既作激勵源同時又接收信號，在線圈尺寸較大的情況下，絕對式線圈受到自身互感的影響比較大，信噪比較高，使得由飛機上尺寸較小、埋深較深的缺陷而引起的磁場變化被淹沒而導致缺陷無法被檢測出來，降低檢測的靈敏度與可靠性。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題在于:提供一種渦流傳感器及其制作方法，解決飛機多層結構內部腐蝕缺陷的檢測問題。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種渦流傳感器，其特征在于包括傳感器殼蓋、傳感器殼身、第一傳感器單元、第二傳感器單元；所述傳感器殼蓋與傳感器殼身通過膠接固連在一起；所述第一傳感器單元和第二傳感器單元設置在傳感器殼身內的兩處隔離開來的階梯孔內；所述第一傳感器單元的底部設置有第一膠片，所述第一膠片通過膠接的方式將第一傳感器單元封裝在傳感器殼身的內部；所述第一膠片用于承托和保護第一傳感器單元；所述第二傳感器單元的底部設置有第二膠片，所述第二膠片通過膠接的方式將第二傳感器單元封裝在傳感器殼身的內部；所述第二膠片用于承托和保護第二傳感器單元；所述第一傳感器單元包括用于激勵的激勵線圈，當所述激勵線圈被通以交流電后，所述激勵線圈在其附近空間內將產生一個磁場，所述磁場使被測件感生出渦流，渦流的大小、相位及流動性受到被測件導電性能的影響，從而使被測件周圍產生一個包含被測件材料信息的變化磁場；所述第二傳感器單元包括用于檢測的檢測線圈，所述檢測線圈在所述變化磁場的作用下產生感應電壓，所述感應電壓導致檢測線圈的阻抗變化，通過測定檢測線圈的阻抗變化可以獲得包括被測件的材料信息；所述傳感器殼蓋上還設有接線柱插孔，激勵線圈起始線、激勵線圈終止線、檢測線圈起始線以及檢測線圈終止線都從所述接線柱插孔處引出并與接線柱相連。
[0007]作為本發明的改進，其中所述的第一傳感器單元還包括第一線圈骨架和第一磁芯；所述激勵線圈繞制在第一線圈骨架的外廓槽處；所述第一磁芯設置于第一線圈骨架的通孔內；所述第一磁芯的形狀為圓柱狀，高度略高于第一線圈骨架，直徑稍小于通孔的直徑。
[0008]作為本發明的進一步改進，其中所述的第二傳感器單元還包括第二線圈骨架和第二磁芯；所述第二線圈骨架和第一線圈骨架的結構形狀、材料完全一樣；所述第二磁芯和第一磁芯的結構形狀、材料完全一樣；所述檢測線圈的匝數等于所述激勵線圈的匝數。
[0009]作為本發明的改進，在所述激勵線圈的外圍設有第一屏蔽罩，在所述檢測線圈的外圍設有第二屏蔽罩，第一屏蔽罩和第二屏蔽罩的形狀為圓筒狀，第一屏蔽罩和第二屏蔽罩的材料為鐵或者銅，第一屏蔽罩和第二屏蔽罩用于隔離外界的電磁干擾以及第一傳感器單元和第二傳感器單元以及之間的互感。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述激勵線圈和檢測線圈采用漆包銅導線，所述第一線圈骨架和第二線圈骨架的材料選用陶瓷或者尼龍或者塑料或者玻璃鋼。
[0011]作為本發明的更進一步改進，所述激勵線圈和檢測線圈采用的漆包銅導線的線徑在0.1mm到0.5mm之間。
[0012]作為另一項發明，上述渦流傳感器的制造方法，包括如下步驟:
[0013]步驟一，制作第一線圈骨架和第二線圈骨架:兩個線圈骨架起支撐線圈的作用，第一線圈骨架和第二線圈骨架的材料選用尼龍；
[0014]步驟二，將激勵線圈繞制到第一線圈骨架上，將檢測線圈繞制到第二線圈骨架上:所述激勵線圈和檢測線圈采用漆包銅導線，所述漆包銅導線的線徑在0.1mm到0.5_之間；激勵線圈和檢測線圈在繞制過程中要求排列整齊，不得空繞、疊繞和斷線；繞制線圈時保證兩個線圈的對稱性；
[0015]步驟三，制作傳感器外殼:
[0016]所述傳感器外殼包括傳感器殼蓋與傳感器殼身，所述傳感器殼蓋和傳感器殼身的材料采用工程塑料或不銹鋼；
[0017]步驟四，將所述第一傳感器單元和第二傳感器單元封裝到所述傳感器殼身中:
[0018]在所述第一線圈骨架內插入第一磁芯，在所述第二線圈骨架內插入第二磁芯，之后將所述第一傳感器單元與第二傳感器單元放置于所述傳感器殼身的階梯孔中，在所述第一傳感器單元的底部設置有第一膠片，所述第一膠片通過膠接的方式將所述第一傳感器單元封裝在所述傳感器殼身的內部；在所述第二傳感器單元的底部設置有第二膠片，所述第二膠片通過膠接的方式將所述第二傳感器單元封裝在所述傳感器殼身的內部；
[0019]步驟五，將激勵線圈起始線、激勵線圈終止線、檢測線圈起始線和檢測線圈終止線都從所述傳感器殼蓋上的接線柱插孔處引出并與接線柱相連。
[0020]作為改進，其中所述的步驟五具體包括如下步驟:
[0021]將所述激勵線圈起始線、激勵線圈終止線、檢測線圈起始線和檢測線圈終止線全部分開，并用膠帶將其分開貼于傳感器殼蓋上，避免互相纏繞導致短路，每根漆包銅導線留約1cm左右，剪去多余長度，在每根漆包銅導線的線頭處用刀片刮掉漆膜，使其導電；
[0022]然后使用帶有4個接線柱的傳感器線纜接線頭，將其固定于所述接線柱插孔處，將所述激勵線圈起始線與所述傳感器線纜接線頭中某一個接線柱用電烙鐵涂錫焊牢，此接線柱與渦流檢測儀器電路的激勵源相接；
[0023]將所述檢測線圈起始線與所述傳感器線纜接線頭中某另一個接線柱用電烙鐵涂錫焊牢，該接線柱與渦流檢測儀器電路的接收源相接；
[0024]之后將所述激勵線圈終止線與檢測線圈終止線相連接并與所述傳感器線纜接線頭中剩余兩個接線柱中的一個用電烙鐵涂錫焊牢，此接線柱與渦流檢測儀器電路的接地端相接；在漆包銅導線與各接線柱焊接處套上一節熱塑管，以避免短路；
[0025]最后，將所述傳感器殼蓋與所述傳感器殼身用膠水封裝。
[0026]與現有技術相比，本發明的優點在于采用兩個圓柱型線圈相鄰的結構，一個線圈單獨激勵與另一個線圈單獨接收，兩線圈相對獨立的工作方式，并在每個線圈的外圍貼上一層屏蔽罩，以便減小外界的電磁干擾以及兩個線圈之間的互感，提高了信噪比，提高檢測的靈敏度與可靠性。本發明所制作的傳感器成功解決了飛機多層結構內部腐蝕缺陷的檢測問題，使得飛機上尺寸較小、埋深較深的缺陷可以被檢測出來。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明的一種渦流傳感器的結構示意圖
[0028]圖2是本發明的第一線圈骨架的結構剖視圖
[0029]圖3是本發明的第一線圈骨架的結構俯視圖
[0030]圖4是本發明的第一線圈骨架繞制線圈后的結構示意圖
[0031]圖5是本發明的傳感器殼身的結構俯視圖
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