基于復合式u型脈沖電磁傳感器的無損檢測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于復合式U型脈沖電磁傳感器的無損檢測系統，將定點式檢測探頭和差分式檢測探頭相結合，Hall傳感器在PCB上對稱性布置，使得傳感器輸出差分式檢測結果，設計帶有滾輪的支架結構，使得傳感器可以進行動態檢測，并克服了傳感器與鐵磁性試件之間的摩擦阻力和磁性吸引力，實現對缺陷損傷部位的位置檢測和檢測結果的定量分析。本實用新型解決了常規檢測效果單一和精度不高的問題，獲得了更為精確的脈沖電磁檢測結果，豐富了U型傳感器在脈沖渦流中的研究手段。本系統主要包括了信號發生器、功率放大器、Hall傳感器、低通濾波器、信號調理模塊、信號采集模塊和U型激勵線圈檢測探頭等部分。
【專利說明】
基于復合式U型脈沖電磁傳感器的無損檢測系統
技術領域
[0001]本實用新型通過對常規檢測探頭進行改進，在脈沖電磁檢測系統中實現對缺陷損傷檢測方式的多樣化，該實用新型涉及了無損檢測及測試技術領域。
【背景技術】
[0002]脈沖漏磁檢測技術(PMFL)，是一種新型的電磁無損檢測技術，有效集成了漏磁檢測和脈沖渦流檢測技術的優點，能對鐵磁性材料進行無損檢測。對于鐵磁性構件的脈沖漏磁無損檢測而言，脈沖漏磁的激勵電壓(流)為一個脈沖，通常為具有一定占空比的矩形波，施加在探頭上的勵磁矩形波所產生的脈沖磁場對被測試件進行局部磁化，在被測試件中的不連續處有脈沖漏磁場“泄漏”，置于被測試件上的檢測傳感器上就會感應出隨時間變化的電壓即漏磁瞬態信號，由于脈沖信號豐富的頻率成分以及很寬的頻譜，能使激勵磁場滲透到被測試件的不同深度，感應電壓中就包含重要的有關缺陷的更多信息，比如位置、尺寸如深度等，目前已經廣泛應用于鐵磁性構件的無損檢測中。脈沖激勵按電平狀態可分為低電平、脈沖上升沿與高電平三個階段，脈沖中高、低電平可以對應為直流激勵，從而在鐵磁性構件中產生漏磁場;而脈沖上升沿可以對應交流激勵，從而在鐵磁性構件中產生脈沖渦流，因此鐵磁性構件的脈沖漏磁無損檢測方法被認為結合了脈沖渦流檢測與漏磁檢測的特點，和傳統的渦流檢測與漏磁檢測相比，豐富了檢測信號中包含的缺陷信息，在鐵磁性構件缺陷的定量評估方面體現出了潛在優勢。作為檢測系統的觸發端，檢測探頭結構形式和檢測方式對檢測效果起著至關重要的作用，因此，必須設計出具有足夠的檢測精度的傳感器探頭。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型主要是關于鐵磁性構件無損檢測系統的一項技術，針對檢測效果單一且無法實現定量檢測的問題，提出采用差分式和定點式相結合的復合式U型傳感器檢測探頭，設計置有3個Hall傳感器的PCB，處于PCB中間位置的Hall傳感器構成定點式檢測元件，用于鐵磁性構件缺陷損傷部位的位置檢測，處于PCB兩端并關于PCB中心線對稱的Hall傳感器構成差分式檢測元件，用于定量分析缺陷部位的深度大小。針對U型傳感器在激勵線圈的作用下會與鐵磁性試件之間產生較強的引力，設計帶有滾輪的支架結構，實現對試件上不同位置的缺陷進行可移動式檢測，避免了傳感器與試件直接接觸所產生的摩擦。
[0004]—種基于復合式U型脈沖電磁傳感器的無損檢測系統，主要包括以下方面:
[0005](I)搭建檢測系統的實驗平臺，將U型探頭(2)上激勵線圈(I)兩根引線連接功率放大器，定點式Hall傳感器(9)輸出引線連接低通濾波器，依次與其他模塊相連接。
[0006](2)PCB(3)上兩側布置兩個Hall傳感器(8，10)，關于PCB中心線對稱，形成差分式檢測探頭。
[0007](3)PCB(3)的中間位置布置一個Hall傳感器(9)，形成定點式檢測探頭。
[0008](4)根據U型探頭(2)的尺寸大小設計合適的H型支架(4)，在支架的兩腳下安裝滾輪(5)，實現可移動式檢測方式。
[0009](5)在鐵磁性材料亞表面帶有缺陷的試件(6)上制作不同深度的缺陷(7)，進行缺陷檢測。
[0010](6)調節信號發生器來產生激勵信號，信號放大電路對信號進行放大。
[0011](7)示波器顯示輸出信號，采集卡將輸出數據導入計算機，并處理信號。
[0012]所述的檢測系統檢測缺陷的步驟如下:在U型探頭(2)的中心部位繞制激勵線圈
(I)，激勵線圈(I)引出兩根線連接功率放大器，PCB(3)上設有差分組合式Hall傳感器(8，10)和定點式Hall傳感器(9)，帶有滾輪(5)的支架(4)上卡槽安置U型探頭(2)，支架(4)的下卡槽安在試件(6)上，并與試件(6)之間留有間隙，使傳感器方便移動；當U型探頭(2)在試件(6)表面進行檢測時，PCB(3)上的定點Hall傳感器(9)用于檢測不同深度的缺陷(7)在試件
(6)上的位置，連接差分式Hall傳感器(8，10)，通過與試件垂直方向的磁場信號可以實現對不同深度的缺陷(7)定量檢測，傳感器輸出結果通過放大、濾波、去噪等處理，在示波器上顯示采集信號的波形，最后通過數據采集卡將采集的信號輸入計算機并進行后續的處理。
[0013]本實用新型的主要技術特點有:
[0014](I)本實用新型的檢測元件Hall傳感器(8-10)排布在同一塊PCB(3)上，兩個Hall傳感器(8，10)組合成差分式檢測方式，置于U型探頭(2)腳的兩端；另一個Hall傳感器(9)組成定點式檢測方式，置于U型探頭(2)的兩腳中間。
[0015](2)本實用新型在U型探頭(2)上安裝帶有滾輪(4)支架(5)，克服了傳感器與試件之間的摩擦阻力和磁性引力，實現可移動式檢測分析。
[0016](3)本實用新型采用復合式U型檢測傳感器，對鐵磁性材料的漏磁信號分析更加精確。
[0017](4)本實用新型采用的定點式Hall傳感器(9)可以確定缺陷部位，差分式Hall傳感器(8，1)可以定量分析缺陷的深度大小。
【附圖說明】
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[0018]圖1為脈沖漏磁檢測系統流程圖
[0019]圖2為PCB板結構設計圖
【具體實施方式】
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[0020]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行進一步說明。
[0021]搭建如圖1所示的實驗平臺，設計如圖2所示的PCB板。在U型探頭(2)上繞制激勵線圈(I)，將帶有傳感器的PCB(3)用膠水貼合在U型探頭(2)的底部。調節直流電源，將合適的電壓輸入到信號發生器，產生信號可調的脈沖方波，通過功率放大器將微弱的脈沖信號進行放大，放大后的激勵信號輸入到U型探頭(2)的激勵線圈(I)。在進行缺陷檢測時，將U型探頭(2)置于帶有滾輪(5)的支架(4)上卡槽，支架水平放置于亞表面帶有不同深度缺陷(7)的試件(6)上，PCB(3)上的定點式Hall傳感器(9)連接低通濾波器，其工作面為上下地面，因此可以檢測不同深度的缺陷(7)與試件垂直方向上的漏磁信號。U型探頭(2)在被測試件上水平移動檢測時，缺陷部位和沒有缺陷的部位在示波器顯示的波形有明顯的區別；斷開定點式Hall傳感器(9)，PCB(3)上的差分式Hall傳感器(8，10)與低通濾波器相連接，將U型探頭(2)移動到檢測到的缺陷部位，對缺陷(7)進行差分檢測，能將缺陷(7)的深度定量。后續的信號進入信號調理電路，數據采集卡將調理后的信號進行采集并輸入電腦，把數據引入MATLAB里進行分析和處理，進行缺陷深度大小的定量分析。
[0022]以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型不限于以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本實用新型的基本構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化，均應認為包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于復合式U型脈沖電磁傳感器的無損檢測系統，其特征在于: 包括了激勵線圈(I)、U型探頭(2)、帶有傳感器的PCB(3)、支架(4)、滾輪(5)、亞表面帶有缺陷的試件(6)、不同深度的缺陷(7)、霍爾(Hall)傳感器(8-10); 纏繞著激勵線圈(I)的U型探頭(2)和帶有傳感器的PCB(3)組成復合式U型傳感器，放置在帶有滾輪(5)的支架(4)上，用于檢測亞表面帶有不同深度缺陷(7)的試件(6)，霍爾(Hall)傳感器(8-10)布置于PCB(3)正面，并關于PCB中心線對稱。2.根據權利要求1所述一種基于復合式U型脈沖電磁傳感器的無損檢測系統，其特征在于:差分式檢測結構由兩個霍爾(Hal I)傳感器關于PCB中心線對稱;定點式檢測結構由一個霍爾(Hall)傳感器設置于PCB中心線位置，三個霍爾(Hall)傳感器布置于同一塊PCB板上，并將PCB板用膠水固定于U型傳感器腳的兩端。3.根據權利要求1所述一種基于復合式U型脈沖電磁傳感器的無損檢測系統，其特征在于:根據U型傳感器和試件的尺寸大小設計帶有滾輪的支架，支架的上卡槽安置U型傳感器，支架的下卡槽卡在被測試件上，之間留有間隙，為了方便傳感器移動。
【文檔編號】G01N27/82GK205538821SQ201620156414
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月1日
【發明人】周德強, 潘萌, 王俊, 常祥, 趙健, 杜陽, 安偉
【申請人】江南大學