專利名稱：一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，是一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置，應(yīng)用在，能檢測(cè)出通電導(dǎo)體內(nèi)部高精度的電流流動(dòng)信息。
背景技術(shù)：
無(wú)損檢測(cè)NDT (Non-destructive testing)技術(shù),就是利用聲、光、磁和電等特性，在不損害被檢測(cè)對(duì)象使用性能的前提下，檢測(cè)被檢對(duì)象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進(jìn)而判定被檢對(duì)象目前所處狀態(tài)的所有技術(shù)手段的 總稱。與破壞性檢測(cè)相比，無(wú)損檢測(cè)具有以下顯著特點(diǎn)非破壞性，檢測(cè)不會(huì)損害被檢對(duì)象的性能，所以，無(wú)損檢測(cè)又稱為非破壞性檢測(cè)；全面性，由于檢測(cè)是非破壞性的，因此必要時(shí)可對(duì)被檢對(duì)象進(jìn)行100%的全面檢測(cè)，這是破壞性檢測(cè)無(wú)法辦到的；全程性，破壞性檢測(cè)一般只適用于對(duì)原材料進(jìn)行檢測(cè)，如機(jī)械工程中普遍采用拉伸、壓縮、彎曲、疲勞等破壞性檢測(cè)都是針對(duì)制造用原材料進(jìn)行的，對(duì)于產(chǎn)品和在用品，除非不準(zhǔn)備讓其繼續(xù)使用否則是不能進(jìn)行破壞性檢測(cè)的，而無(wú)損檢測(cè)因不損壞被檢測(cè)對(duì)象的性能，所以不僅可以對(duì)制造用原材料、各中間環(huán)節(jié)、直到最終的產(chǎn)成品進(jìn)行全程檢測(cè)，也可對(duì)使用中的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，如橋梁、房屋建筑、各類輸送管道、機(jī)械零部件及成套設(shè)備、汽車、機(jī)車、飛機(jī)、輪船、核反應(yīng)堆、宇航設(shè)備及電力設(shè)備等，都可進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。隨著航空、航天和核工業(yè)等尖端技術(shù)的發(fā)展迫切需要解決一系列新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的無(wú)損檢測(cè)和無(wú)損評(píng)價(jià)。常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法有目視檢測(cè)、超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)。非常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法有聲發(fā)射、渦流檢測(cè)、泄漏檢測(cè)、衍射波時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)、導(dǎo)波檢測(cè)等。目前國(guó)外關(guān)于基于電流的導(dǎo)體缺陷檢測(cè)已有相關(guān)的研究和進(jìn)展，例如，德國(guó)的
S.Furtner等人采用帶盤(pán)驅(qū)動(dòng)式磁帶機(jī)對(duì)超導(dǎo)材料進(jìn)行性能檢測(cè)。他們的工作原理是超導(dǎo)材料隨滾輪運(yùn)動(dòng)。要求控制裝置對(duì)帶材的位置、帶材與滾輪之間的張進(jìn)力進(jìn)行精確控制。使用霍爾裝置進(jìn)行掃描。此裝置具有快速檢測(cè)導(dǎo)體材料的優(yōu)點(diǎn)；能檢測(cè)到缺陷的位置、劃痕和裂紋的存在；然而這種檢測(cè)只能對(duì)一些較強(qiáng)或較大的缺陷進(jìn)行粗略檢測(cè)，不能提供缺陷更詳細(xì)的信息。國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)等單位也利用此方法做出了一些測(cè)試系統(tǒng)，同樣存在上述缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出一種采用單個(gè)霍爾探頭掃描法來(lái)檢測(cè)通電導(dǎo)體缺陷的檢測(cè)裝置，是一種新型的、建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的無(wú)損檢測(cè)裝置，適用于各種導(dǎo)電材料的精確缺陷檢測(cè)。一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置，包括三維微位移移動(dòng)平臺(tái)、第一霍爾探頭、數(shù)據(jù)采集模塊、上位機(jī)以及光電平臺(tái)。三維微位移移動(dòng)平臺(tái)由包括下滑臺(tái)、中滑臺(tái)、上滑臺(tái)以及探頭連接板構(gòu)成。其中，中滑臺(tái)與下滑臺(tái)間采用滑動(dòng)連接，上滑臺(tái)與中滑臺(tái)間滑動(dòng)連接。下滑臺(tái)、中滑臺(tái)、上滑臺(tái)的軸線分別位于三個(gè)正交方向(x、y、z)上。上滑臺(tái)一側(cè)滑動(dòng)連接有探頭安裝板，探頭安裝板水平設(shè)置，朝向X軸的負(fù)方向。探頭安裝板上安裝有第一霍爾探頭，第一霍爾探頭垂直于水平面；第一霍爾探頭連接數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊與上位機(jī)相連。通過(guò)上述檢測(cè)裝置進(jìn)行導(dǎo)體缺陷檢測(cè)時(shí)，通過(guò)控制中滑臺(tái)、上滑臺(tái)與探頭連接板的移動(dòng)方式、移動(dòng)距離和移動(dòng)速度控制，從而帶動(dòng)第一霍爾探頭對(duì)通電被測(cè)導(dǎo)體的不同區(qū)域進(jìn)行磁場(chǎng)的檢測(cè)，被測(cè)導(dǎo)體的電流由電流源通過(guò)電流引線提供；第一霍爾探頭將檢測(cè)到的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊傳送給上位機(jī)，上位機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過(guò)matlab成像處理進(jìn)行圖形繪制，最后繪制出的圖形即是被測(cè)導(dǎo)體對(duì)應(yīng)區(qū)域的電流分布情況圖，根據(jù)電流的分布情況對(duì)導(dǎo)體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分布進(jìn)行分析，進(jìn)而判別導(dǎo)體的性質(zhì)和缺陷狀態(tài)。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于I、本實(shí)用新型通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置在x，y，z的分辨率能達(dá)到10 ym，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)幕魻柼筋^可測(cè)量_670Gauss 670Gauss的磁場(chǎng)區(qū)域； 2、本實(shí)用新型通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搭建方便、易操作，適用于各種導(dǎo)電材料的快速無(wú)損精確缺陷檢測(cè)。

圖I為本實(shí)用新型通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；圖2為本實(shí)用新型通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置中三維微位移移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)正視示意圖；圖3為具有兩個(gè)霍爾探頭的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
I-維微位移移動(dòng)杉臺(tái)2-笫I1H 爾探頭 3-數(shù)擬釆染役塊 4-k位機(jī) 5-光Ilif臺(tái)6-笫 .$爾探義101-102-屮沿合
103-丨:沿臺(tái)104-探義迮按板105-沿板106-汾軌
107-滑塊108-滾軸絲K 109-步進(jìn)電機(jī) 110-丨"丨枬
111-支架112-及分放人器
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置包括三維微位移移動(dòng)平臺(tái)I、第一霍爾探頭2、數(shù)據(jù)采集模塊3、上位機(jī)4以及光電平臺(tái)5，如圖I所示。三維微位移移動(dòng)平臺(tái)I由包括下滑臺(tái)101、中滑臺(tái)102、上滑臺(tái)103以及探頭連接板104構(gòu)成，控制精度低于lOiim，如圖I、圖2所示。其中，下滑臺(tái)101、中滑臺(tái)102、上滑臺(tái)103均為結(jié)構(gòu)尺寸相同的矩形滑臺(tái)，均由滑板105、滑軌106、滑塊107、滾軸絲杠108與步進(jìn)電機(jī)109構(gòu)成。下面以下滑臺(tái)101為例進(jìn)行說(shuō)明下滑臺(tái)101的頂面軸向上開(kāi)有凹槽109，凹槽109底面上固定設(shè)置有滑軌106，滑軌106沿下滑臺(tái)101的軸向設(shè)置?；?06上滑動(dòng)連接有滑塊107，使滑塊107可沿滑軌106在下滑臺(tái)101軸向上滑動(dòng)?；瑝K107的滑動(dòng)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)109與滾軸絲杠108控制，具體為凹槽110內(nèi)設(shè)置滾軸絲杠108，滾軸絲杠108的軸線與下滑臺(tái)101軸線平行。滾軸絲杠108兩端穿入凹槽110的側(cè)壁內(nèi)，由此實(shí)現(xiàn)滾軸絲杠108的定位。且滾軸絲杠108的一端貫通下滑臺(tái)101與固定在下滑臺(tái)101上的步進(jìn)電機(jī)109輸出軸固定，三個(gè)步進(jìn)電機(jī)109均與上位機(jī)3相連，通過(guò)上位機(jī)3控制。所述滑塊107螺紋連接在滾軸絲杠108上。由此可通過(guò)步進(jìn)電機(jī)109驅(qū)動(dòng)滾軸絲杠108轉(zhuǎn)動(dòng),從而滾軸絲杠108帶動(dòng)滑塊107沿滑軌106移動(dòng)。所述下滑臺(tái)101底面固定在光電平臺(tái)5上，下滑臺(tái)101與水平面平行，中滑臺(tái)102底面固定在下滑臺(tái)101中的滑塊107上表面，中滑臺(tái)102與水平面平行，且使中滑臺(tái)102的軸線與下滑臺(tái)101的軸線垂直。上滑臺(tái)103豎直固定在中滑臺(tái)102中的滑塊107上表面。由此通過(guò)上述安裝可使下滑臺(tái)101、中滑臺(tái)102、上滑臺(tái)103的軸線分別位于三個(gè)正交方向(x、y、z)上，且上滑臺(tái)103中的滑塊107朝向X軸的負(fù)方向。所述探頭連接板104水平設(shè)置，一端固定安裝在上滑臺(tái)103支架，另一端固定有與水平面垂直的高靈敏度第一霍爾探頭2，第一霍爾探頭2的探頭方向向下。第一霍爾探頭2 連接數(shù)據(jù)采集模塊3，數(shù)據(jù)采集模塊3與上位機(jī)4相連。第一霍爾探頭2用來(lái)探測(cè)通電被測(cè)導(dǎo)體上方的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集模塊3采集第一霍爾探頭2探測(cè)到的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)4。通過(guò)上述檢測(cè)裝置進(jìn)行導(dǎo)體缺陷檢測(cè)時(shí)，通過(guò)上位機(jī)3控制三個(gè)步進(jìn)電機(jī)109實(shí)現(xiàn)中滑臺(tái)102、上滑臺(tái)103與探頭連接板104的移動(dòng)方式、移動(dòng)距離和移動(dòng)速度控制，從而帶動(dòng)第一霍爾探頭2對(duì)通電被測(cè)導(dǎo)體的不同區(qū)域進(jìn)行磁場(chǎng)的探測(cè)，通電被測(cè)導(dǎo)體的電流由電流源通過(guò)電流引線提供。第一霍爾探頭2將探測(cè)到的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊5傳送給上位機(jī)4，上位機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過(guò)matlab成像處理進(jìn)行圖形繪制，最后繪制出的圖形即是被測(cè)導(dǎo)體對(duì)應(yīng)區(qū)域的電流分布情況圖，根據(jù)電流的分布情況對(duì)導(dǎo)體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分布進(jìn)行分析，進(jìn)而判別導(dǎo)體的性質(zhì)和缺陷狀態(tài)。本實(shí)用新型中為了得到更加準(zhǔn)確的通電導(dǎo)體上方磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，可采用下述方式實(shí)現(xiàn)在探頭連接板104上通過(guò)支架111固定有一個(gè)第二霍爾探頭6，如圖3所示，第二霍爾探頭6同樣與水平面垂直，探頭方向向下；第二霍爾探頭6的軸線與第一霍爾探頭2的軸線共線，且第一霍爾探頭與第二霍爾探頭垂直距離為15cm，第二霍爾探頭6用來(lái)探測(cè)噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)。第一霍爾探頭2與第二霍爾探頭6均與差分放大器112相連，差分放大器112與數(shù)據(jù)采集模塊5相連。由此差分放大器接收第一霍爾探頭2將探測(cè)到的通電被測(cè)導(dǎo)體上方的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)與第二霍爾探頭6探測(cè)到得噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)，并將磁場(chǎng)數(shù)據(jù)減去噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)得到得到更加準(zhǔn)確的通電導(dǎo)體上方磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊5進(jìn)行采集發(fā)送到上位機(jī)4。上述由于第二霍爾探頭6位于第一霍爾探頭2的正上，使第二霍爾探頭探測(cè)噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)受通電導(dǎo)體產(chǎn)生磁場(chǎng)影響。
權(quán)利要求1.一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于包括三維微位移移動(dòng)平臺(tái)、第一霍爾探頭、數(shù)據(jù)采集模塊、上位機(jī)以及光學(xué)平臺(tái)； 三維微位移移動(dòng)平臺(tái)由下滑臺(tái)、中滑臺(tái)、上滑臺(tái)以及探頭連接板構(gòu)成；其中，中滑臺(tái)與下滑臺(tái)間采用滑動(dòng)連接，上滑臺(tái)與中滑臺(tái)間滑動(dòng)連接；下滑臺(tái)、中滑臺(tái)、上滑臺(tái)的軸線分別位于三個(gè)正交方向上；上滑臺(tái)一側(cè)滑動(dòng)連接有探頭安裝板，探頭安裝板水平設(shè)置，朝向X軸的負(fù)方向；探頭安裝板上安裝有第一霍爾探頭，第一霍爾探頭垂直于水平面，且探頭方向向下；第一霍爾探頭連接數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊與上位機(jī)相連。
2.如權(quán)利要求I所述一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于所述三維微位移移動(dòng)平臺(tái)控制精度低于10 Pm。
3.如權(quán)利要求I所述一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于所述上滑臺(tái)、中滑臺(tái)、下滑臺(tái)為結(jié)構(gòu)尺寸相同的矩形滑臺(tái)，均由滑板、滑軌、滑塊、滾軸絲杠與步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成；下滑臺(tái)的頂面軸向上開(kāi)有凹槽，凹槽底面上固定設(shè)置有滑軌，滑軌沿下滑臺(tái)的軸向設(shè)置；滑軌上滑動(dòng)連接有滑塊；凹槽內(nèi)設(shè)置滾軸絲杠，滾軸絲杠的軸線與下滑臺(tái)軸線平行；滾軸絲杠兩端穿入凹槽的側(cè)壁內(nèi)；且滾軸絲杠的一端貫通下滑臺(tái)與固定在下滑臺(tái)上的步進(jìn)電機(jī)輸出軸固定，三個(gè)步進(jìn)電機(jī)均與上位機(jī)相連；所述滑塊螺紋連接在滾軸絲杠上。
4.如權(quán)利要求I或3所述一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于所述探頭安裝板固定在上滑臺(tái)中的滑塊上。
5.如權(quán)利要求I所述一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于所述探頭連接板上通過(guò)支架固定有一個(gè)第二霍爾探頭，第二霍爾探頭與水平面垂直，探頭方向向下；第二霍爾探頭的軸線與第一霍爾探頭的軸線共線；第一霍爾探頭和第二霍爾探頭與差分放大器相連，差分放大器與數(shù)據(jù)采集模塊相連。
6.如權(quán)利要求5所述一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于第一霍爾探頭與第二霍爾探頭垂直距離為15cm。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種基于三維微位移移動(dòng)平臺(tái)的通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置，包括由下滑臺(tái)、中滑臺(tái)、上滑臺(tái)以及探頭連接板構(gòu)成的三維微位移移動(dòng)平臺(tái)。其中，中滑臺(tái)與下滑臺(tái)間滑動(dòng)連接，上滑臺(tái)與中滑臺(tái)間滑動(dòng)連接；下、中、上滑臺(tái)的軸線分別位于三個(gè)正交方向上；上滑臺(tái)一側(cè)滑動(dòng)連接有探頭安裝板，探頭安裝板上安裝有霍爾探頭，由此通過(guò)控制中滑臺(tái)、上滑臺(tái)與探頭連接板的移動(dòng)，從而帶動(dòng)霍爾探頭對(duì)通電導(dǎo)體的不同區(qū)域進(jìn)行磁場(chǎng)的檢測(cè)，將檢測(cè)到的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊傳送給上位機(jī)，上位機(jī)對(duì)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并進(jìn)行成像處理進(jìn)行圖形繪制。本實(shí)用新型通電導(dǎo)體缺陷檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搭建方便、易操作，適用于各種導(dǎo)電材料的快速無(wú)損精確缺陷檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/82GK202614710SQ201220259809
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者王三勝, 范留彬, 何通 申請(qǐng)人:北京鼎臣超導(dǎo)科技有限公司