一種用于金屬結構微小空間內的缺陷無損檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種缺陷無損檢測裝置，具體是指一種用于金屬結構微小空間內的缺陷無損檢測裝置。
【背景技術】
[0002]現有技術中，一些關鍵且形狀復雜的金屬部件，如發動機葉片、飛機機身等表面或亞表面出現的裂紋或缺陷，可能導致引擎失效甚至飛機失事。為了評估設備結構的安全，在設備檢測時要求獲得復雜金屬結構表面裂紋等缺陷的數量、位置和形狀信息。但是傳統的磁粉檢測、滲透檢測等方法對缺陷的定量檢測能力不高，不能獲得缺陷的形狀信息。
[0003]當前廣泛采用的渦流檢測是一種遵循電磁感應原理的無損檢測技術。通有交變電流的激勵線圈在導體材料中產生一次磁場，該磁場在導體表面感應出渦電流，感應渦電流會產生反射磁場。存在裂紋等缺陷的導體與正常的導體，在受到相同線圈磁場激勵情況下，所產生的渦電流的流動情況會受到導體內部缺陷的影響而發生變化，因此所產生的反射磁場也不同，導致檢測到的電磁信號發生變化。據此就可以判斷導體材料缺陷的存在與否及缺陷的嚴重程度。
[0004]傳統的單線圈檢測探頭只能檢測導體表面一定范圍內的缺陷。對于一些狹窄空間，如螺栓孔、細管道、部件接縫、板層間隙等部位，由于空間小且狹窄，通常的渦流探頭難以進入。又由于這些狹小空間內部的缺陷距離導體表面較遠，采用傳統渦流探頭則會使得檢測靈敏度較低，因此容易造成漏檢。一方面，這些狹窄部位往往是應力集中部位，容易出現疲勞裂紋；另一方面，這些狹窄部位容易積存水汽、酸液而形成腐蝕缺陷。而這些往往是整個設備中的關鍵部位，如飛機發動機的葉片、飛機機身鉚接結構、汽輪機、核電站熱交換管道、汽車發動機、轉子的燕尾槽、齒輪等各種形狀復雜的機械部件。因此需要對傳統的渦流檢測探頭進行改進來解決上述問題，以保障設備安全運行。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種用于金屬結構微小空間內的缺陷無損檢測裝置，能夠進入普通渦流檢測探頭難以進入的多種結構狹窄及復雜的空間內部，并進行高精度的缺陷檢測。
[0006]為實現上述目的，本發明提供一種用于金屬結構微小空間內的缺陷無損檢測裝置，對金屬工件表面的微小空間內的缺陷進行檢測，獲得該缺陷的位置和形狀信息；該缺陷無損檢測裝置包含:電磁探頭，其伸入微小空間內部；主激勵線圈，其平行設置在金屬工件的表面上方，且位于微小空間的出口周圍區域；激勵信號單元，其與所述的主激勵線圈相連接，用于產生激勵信號并加載至主激勵線圈，該主激勵線圈通電后，在其周圍產生激勵磁場，該激勵磁場在微小空間的內表面感應出渦電流，該渦電流遇到微小空間內表面上的缺陷后，流動方向發生變化，在微小空間內的缺陷周圍產生與激勵磁場方向相垂直的缺陷感應磁場或線圈阻抗信號，并被電磁探頭感應并檢測到；控制單元，其分別與所述的激勵信號單元以及電磁探頭相連接，用于控制激勵信號單元產生激勵信號，并接收處理由電磁探頭感應檢測到的缺陷感應磁場或線圈阻抗信號，形成微小空間內的缺陷的圖像，以及缺陷的位置形狀報告。
[0007]所述的缺陷無損檢測裝置還包含:直流電源，其與所述的控制單元以及電磁探頭相連接，提供工作電源；存儲單元，其與所述的控制單元相連接，用于存儲由電磁探頭感應檢測到的缺陷感應磁場或線圈阻抗信號，以及由控制單元形成的缺陷的圖像和位置形狀報告；顯示單元，其與所述的控制單元相連接，用于顯示由電磁探頭感應檢測到的缺陷感應磁場或線圈阻抗信號，以及由控制單元形成的缺陷的圖像和位置形狀報告。
[0008]所述的主激勵線圈為空心圓柱形線圈，其截面呈矩形；或者所述的主激勵線圈為空心長方體形線圈，其截面呈矩形。
[0009]在本發明的一個優選實施例中，所述的電磁探頭為多段可彎曲的分支結構，其適用的微小空間是直徑小于5mm的圓形孔洞，或是直徑小于5mm且內部存在彎曲結構的圓形孔洞；該電磁探頭包含:多個依次連接的電磁探頭分支，每個電磁探頭分支分別與所述的直流電源相連接；多個連接關節，相鄰兩個電磁探頭分支之間通過該連接關節相連接；視覺輔助系統，其設置在電磁探頭最前端的電磁探頭分支的頭部處。
[0010]所述的電磁探頭分支包含:至少一個磁傳感器，其設置在電磁探頭分支的前端，與所述的控制單元相連接，將感應檢測到的缺陷感應磁場信號發送至控制單元；第一輔助激勵線圈，其設置在電磁探頭分支的中部，與所述的激勵信號單元相連接，以加強激勵磁場的信號。
[0011]所述的視覺輔助系統包含照明燈以及微型攝像頭，該微型攝像頭與所述的控制單元相連接，將拍攝到的圓形孔洞的內部結構發送至控制單元。
[0012]所述的連接關節具有微機電控制組件，其與所述的控制單元相連接，根據微型攝像頭拍攝到的圓形孔洞的內部結構控制對應的連接關節彎曲旋轉。
[0013]在本發明的另一個優選實施例中，所述的電磁探頭為柔性薄膜結構，其適用的微小空間是窄槽、金屬工件間的縫隙、金屬工件因疲勞而斷裂形成的斷口和裂紋，該電磁探頭包含:柔性薄膜，其采用柔性PCB，或彈性橡膠的絕緣材料制成；感測線圈，其經防水絕緣處理后設置在所述的柔性薄膜上，分別與控制單元以及激勵信號單元相連接，將感應檢測到的線圈阻抗信號發送至控制單元；第二輔助激勵線圈，其設置在所述的柔性薄膜上，與激勵信號單元相連接，以加強激勵磁場的信號。
[0014]所述的感測線圈以平面陣列的形式由銅導線覆設在柔性薄膜上，或以平面陣列的形式采用PCB技術印制在柔性薄膜上。
[0015]所述的電磁探頭還包含耐磨層，其覆蓋設置在所述的柔性薄膜以及感測線圈的外部。
[0016]綜上所述，本發明所提供的用于金屬結構微小空間內的缺陷無損檢測裝置，能夠進入普通渦流檢測探頭難以進入的多種結構狹窄及復雜的空間內部，并進行高精度的缺陷檢測，有效解決了現有技術中因缺陷空間微小或距離金屬工件表面較遠而檢測精度低甚至無法檢測的難題。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明中的用于金屬結構微小空間內的缺陷無損檢測裝置的結構示意圖； 圖2為本發明中的呈多段可彎曲的分支結構的電磁探頭的結構示意圖；
圖3為本發明中的呈柔性薄膜結構的電磁探頭的結構示意圖；
圖4A為本發明中的呈空心圓柱形的主激勵線圈的結構示意圖；圖48為本發明中的呈空心長方體形的主激勵線圈的結構示意圖；
圖5A為本發明中的呈多段可彎曲的分支結構的電磁探頭在一個實施例中的檢測原理圖；圖5B為圖5A中的在缺陷周圍所產生的磁場與渦電流的放大示意圖；
圖6A為本發明中的呈多段可彎曲的分支結構的電磁探頭在另一個實施例中的金屬工件俯視圖；圖6B為圖6A沿A-B方向的剖面圖；
圖7A為本發明中的呈柔性薄膜結構的電磁探頭在一個實施例中的金屬工件俯視圖；圖7B為圖7A沿A-B方向的剖面圖；圖7C為本發明中的呈柔性薄膜結構的電磁探頭的檢測原理圖；
圖8為本發明中的用于金屬結構微小空間內的缺陷無損檢測裝置的功能流程圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合圖1?圖8，詳細說明本發明的一個優選實施例。
[0019]如圖1所示，為本發明所提供的用于金屬結構微小空間內的缺陷無損檢測裝置，對金屬工件101表面的微小空間103內的缺陷104進行檢測，獲得該缺陷104的位置和形狀信息；該缺陷無損檢測裝置100包含:電磁探頭105，其伸入微小空間103內部；主激勵線圈102，其平行設置在金屬工件101的表面上方，且位于微小空間103的出口周圍區域；激勵信號單元110，其與所述的主激勵線圈102相連接，用于產生激勵信號并加載至主激勵線圈102，該主激勵線圈102通電后，在其周圍產生激勵磁場，該激勵磁場在微小空間103的內表面感應出渦電流，該渦電流遇到微小空間103內表面上的缺陷104后，流動方向發生變化，在微小空間10