本發(fā)明涉及一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)，屬于無損檢測(cè)。

背景技術(shù)：

1、基于電磁感應(yīng)原理的渦流檢測(cè)技術(shù)，由于其快速性、非接觸、無需耦合劑、安全性等優(yōu)點(diǎn)，是金屬等導(dǎo)電構(gòu)件表面、近表面缺陷無損檢測(cè)常用的技術(shù)手段之一。近年來，型面復(fù)雜的金屬中的無損檢測(cè)柔性傳感器的設(shè)計(jì)成為渦流傳感器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。柔性傳感器由于其可彎曲的特性，能夠針對(duì)被測(cè)構(gòu)件形貌定制、仿形定制或自適應(yīng)被動(dòng)變形。

2、平面柔性渦流傳感器能夠檢測(cè)到的最小裂紋是其性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)之一，且及時(shí)發(fā)現(xiàn)的裂紋越短對(duì)指導(dǎo)維修越重要。另外，傳感器線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化是提高其靈敏度和分辨率的有效方法之一。文獻(xiàn)《基于科赫差測(cè)量平面渦流傳感器的裂紋檢測(cè)性能研究》所述的平面柔性科赫分形渦流傳感器在檢測(cè)所有方向的短裂紋時(shí)表現(xiàn)出較高的一致性，由于傳感器采用分形幾何的思想，傳感器線圈結(jié)構(gòu)采用科赫曲線來調(diào)理渦流分布，使其提高傳感器對(duì)特殊方向裂紋的檢出率，但仍存在由于線圈匝數(shù)少引起的信號(hào)弱的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)，利用柔性電路板技術(shù)來解決這一問題。通過增加拾取線圈匝數(shù)的方法增大感應(yīng)電壓，以此增強(qiáng)其檢測(cè)靈敏度，從而提升傳感器對(duì)短裂紋的檢測(cè)靈敏度。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

3、一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器，該傳感器包括位于柔性電路板上的九層拾取線圈和一層激勵(lì)線圈；

4、所述激勵(lì)線圈為單匝的三階科赫曲線，外接圓直徑為10mm；

5、所述九層拾取線圈依次串聯(lián)；

6、第一層拾取線圈的繪制方法為：將三階科赫曲線上下二等分，然后將上面部分向內(nèi)偏移五次進(jìn)行正向繞制得到上面部分的六匝科赫曲線，下面部分向內(nèi)偏移五次進(jìn)行反向繞制得到下面部分的六匝科赫曲線；

7、第二層拾取線圈的繪制方法為：將三階科赫曲線上下二等分，然后將上面部分向內(nèi)偏移五次進(jìn)行反向繞制得到上面部分的六匝科赫曲線，下面部分向內(nèi)偏移五次進(jìn)行正向繞制得到下面部分的六匝科赫曲線；

8、第三層拾取線圈、第五層拾取線圈、第七層拾取線圈、第九層拾取線圈的繪制方法與第一層拾取線圈相同；

9、第四層拾取線圈、第六層拾取線圈、第八層拾取線圈的繪制方法與第二層拾取線圈相同；

10、向內(nèi)偏移五次時(shí)每次偏移的距離相同，且偏移距離為0.13mm；

11、每層拾取線圈的外接圓直徑均為10mm；

12、激勵(lì)線圈位于第一層拾取線圈的上面。

13、一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器的應(yīng)用，該傳感器應(yīng)用到檢測(cè)系統(tǒng)中對(duì)待測(cè)試塊進(jìn)行缺陷檢測(cè)；

14、所述檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)構(gòu)件表面及內(nèi)部缺陷，包括函數(shù)發(fā)生器(rlgol-dg832)、功率放大器(rlgol-pa1011)、數(shù)字萬用表(rlgol-dm3058)、三維掃描臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)(sc100)、鎖相放大器(sine-oe2031)、工控機(jī)(ipc-610l)和探頭，所述傳感器安裝在探頭內(nèi)；

15、進(jìn)行無損檢測(cè)的方法：

16、渦流探頭的掃描機(jī)制基于電磁感應(yīng)原理。探頭固定在由步進(jìn)電機(jī)控制的三維掃描臺(tái)上，函數(shù)發(fā)生器輸出正弦激勵(lì)信號(hào)及參考信號(hào)，正弦激勵(lì)信號(hào)通過功率放大器放大，激勵(lì)電流的有效值由數(shù)字萬用表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，探頭的拾取線圈獲取裂紋信號(hào)，輸入到鎖相放大器處理，最終通過上位機(jī)軟件將裂紋信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C(jī)，探頭的掃描路徑由上位機(jī)預(yù)設(shè)，以確保覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域，探頭通過三維掃描臺(tái)和步進(jìn)電機(jī)沿設(shè)定路徑移動(dòng)，檢測(cè)到的磁場(chǎng)變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)處理這些信號(hào)并生成c掃描圖像，顯示出信號(hào)強(qiáng)度在沒有缺陷的情況下，由于拾取線圈反向繞制，感應(yīng)電壓將相互抵消，導(dǎo)致總電壓接近零；

17、在沒有缺陷的情況下，由于拾取線圈反向繞制，感應(yīng)電壓將相互抵消，導(dǎo)致總電壓接近零；

18、在存在缺陷的情況下，由于渦流分布不均，拾取線圈反向繞制的兩部分感應(yīng)電壓不再完全相等，導(dǎo)致差分信號(hào)發(fā)生變化。通過放大和測(cè)量差分信號(hào)，可以檢測(cè)材料中的缺陷。

19、有益效果

20、本發(fā)明新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器采用分形幾何設(shè)計(jì)傳感器線圈結(jié)構(gòu)，拾取線圈和激勵(lì)線圈均采用科赫曲線可以在局部區(qū)域中將渦流矢量調(diào)理在更多方向上，以提高渦流被不同方向裂紋擾動(dòng)的概率；

21、新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器拾取線圈的匝數(shù)以及在電路板上布置的層數(shù)較多，通過增加拾取線圈匝數(shù)的方法增大感應(yīng)電壓，以此增強(qiáng)其檢測(cè)靈敏度，從而提升傳感器對(duì)短裂紋的檢測(cè)靈敏度；

22、新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器的拾取線圈采用差動(dòng)測(cè)量的設(shè)計(jì)，使得傳感器具有自歸零特性，可以抑制提離噪聲以及差模干擾；

23、新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器采用接收-發(fā)射式線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以減少外部環(huán)境的電磁干擾對(duì)傳感器性能的影響，進(jìn)而有效增強(qiáng)傳感器的靈敏度。

24、通過非接觸式的檢測(cè)方法能夠?qū)Χ喾N材料缺陷進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)系統(tǒng)可配備柔性渦流傳感器使其能夠適應(yīng)不同形狀和尺寸的構(gòu)件表面，傳感器通過感應(yīng)交變磁場(chǎng)在導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件表面及內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。這種非接觸式的檢測(cè)方法具有高靈敏度和高分辨率的特點(diǎn)，能夠有效地檢測(cè)到微小的缺陷。此外，傳感器可以根據(jù)構(gòu)件表面的曲率和形狀進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，確保傳感器與構(gòu)件表面之間的良好接觸，從而提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器，其特征在于：

9.一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器的應(yīng)用，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器的應(yīng)用，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)，屬于無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器采用分形幾何設(shè)計(jì)傳感器線圈結(jié)構(gòu)，拾取線圈和激勵(lì)線圈均采用科赫曲線可以在局部區(qū)域中將渦流矢量調(diào)理在更多方向上，以提高渦流被不同方向裂紋擾動(dòng)的概率；新型科赫差測(cè)量平面分形渦流傳感器拾取線圈的匝數(shù)以及在電路板上布置的層數(shù)較多，通過增加拾取線圈匝數(shù)的方法增大感應(yīng)電壓，以此增強(qiáng)其檢測(cè)靈敏度，從而提升傳感器對(duì)短裂紋的檢測(cè)靈敏度。

技術(shù)研發(fā)人員：陳國(guó)龍,樊樂,何靜,韓瑜,陳依琳,李奕欣,張剛,張雁龍,羅小紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23