CN104535644A - 一种用于检测薄钢板表面多方向缺陷的涡流探头 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢板探伤技术领域，具体涉及一种用于检测薄钢板表面各方向缺陷的涡流探头。该涡流探头(17)包括相互垂直的第一检测单元(1)和第二检测单元(2)，每个检测单元包括互相垂直绕制的激励线圈和接收线圈；该探头的各个检测单元的激励线圈相串联，第一检测单元(1)的各个接收线圈组成的差动接收线圈与第二检测单元(2)的各个接收线圈组成的差动接收线圈相串联；该探头固定放置，并连接至单通道涡流探伤仪。本发明的涡流探头，由多组激励线圈和多组接收线圈构成，使用一个涡流探伤仪通道，实现对钢板表面各种方向缺陷的检测。同时，由于探头为固定放置式，大大简化对在线探伤设备机械结构的要求，降低了设备成本。

Description

一种用于检测薄钢板表面多方向缺陷的涡流探头

技术领域

本发明属于钢板探伤技术领域，具体涉及一种用于检测薄钢板表面多方向缺陷的涡流探头。

背景技术

随着我国制造业的快速发展，对于高端薄板材的需求日益增加，以过去主要依赖进口的高等级汽车板为例，现在国内大多开始自己生产和制造。与此相同步地，对钢板的质量检测提出新的要求。

目前，一般国产汽车钢板的表面检测采用CCD图像监视法进行检测，但这种方法由于需要依靠人眼观察，很容易产生漏检。既使采用分析识别软件，也往往因为图像识别率低以及外界和钢板自身的干扰因素造成漏检和误判。高等级汽车钢板的表面质量检测需要一种无人为因素影响的可靠无损检测方法和技术。

涡流探伤是一种不需要使用耦合剂、非接触、速度快、灵敏度高的无损检测方法。它虽然属于传统无损检测技术，但长期以来并未应用到薄钢板(如汽车用钢板)的质量检测中。究其原因，主要是因为钢板表面分布的缺陷的方向各种各样，而常规涡流探头对于缺陷的取向以及扫查缺陷的方向非常敏感，一种涡流探头很难兼顾检出各种方向的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，得到一种用于检测薄钢板表面多方向缺陷的涡流探头，将其安装在钢板生产线上，在探头本身不做任何运动、而钢板沿生产线前行的情况下，即可探测出钢板表面各种取向(纵向、横向和斜向)的裂纹，完成对钢板的高速在线质量检测。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于检测薄钢板表面多方向缺陷的涡流探头，该涡流探头17包括相互垂直的第一检测单元1和第二检测单元2，每个检测单元包括互相垂直绕制的激励线圈和接收线圈；

该探头的各个检测单元的激励线圈相串联，第一检测单元1的各个接收线圈组成的差动接收线圈与第二检测单元2的各个接收线圈组成的差动接收线圈相串联。

第一检测单元1进一步包括第一骨架3、第一激励线圈5、第一接收线圈7和第三接收线圈9，第二检测单元2进一步包括第二骨架4、第二激励线圈6、第二接收线圈8和第四接收线圈10。

第一骨架3和第二骨架4为六面体，二者在角部固连，使得对角线相连形成直线，每个骨架外周均开有激励线圈线槽和接收线圈线槽，二者的激励线圈线槽互相垂直。

第一骨架3的第一激励线圈线槽11与第一接收线圈线槽13和第三接收线圈线槽15垂直；第二骨架4的第二激励线圈线槽12与第二接收线圈线槽14和第四接收线圈线槽1垂直。

第一激励线圈5和第二激励线圈6串行连接；第一接收线圈7和第三接收线圈9差动联接，第二接收线圈8和第四接收线圈10差动联接，之后再将上述二组线圈串行连接起来。

当裂纹的方向与第一激励线圈5或第二激励线圈6垂直时，灵敏度最高。

第一检测单元1和第二检测单元2的对角线与钢板前进方向19平行。

当被检钢板18宽度大于第一检测单元1或第二检测单元2的对角线长度时，沿垂直钢板前进方向19排放多个涡流探头17，以覆盖整个钢板表面。

本发明的有益效果在于：

1)对于涡流探头中二个检测单元的每一个而言，由于采用激励线圈与接收线圈相互垂直的绕制方法，所以对裂纹检测灵敏度高于常规绕法的探头；

2)由于涡流探头中的二个检测单元相互垂直，所以它们以互补方式检出不同方向的裂纹；

3)由于第一激励线圈5与第二激励线圈6串联，第一接收线圈7和三接收线圈9组成的差动接收线圈与第二接收线圈8和第四接收线圈10组成的差动接收线圈串联，所以本发明探头仅连接至单通道涡流探伤仪上即可以实施检测。

附图说明

图1为本发明的用于检测薄钢板表面各方向缺陷的涡流探头的第一骨架3和第二骨架4的立体图。

图2a为图1中第一骨架3和第二骨架4的结构示意图，图2b为图2a中A-A剖视图。

图3为本发明的涡流探头中各个线圈的电气连接图。

图4为本发明的涡流探头的使用方法示意图。

附图标记

1     第一检测单元             2      第二检测单元

3     第一骨架                 4      第二骨架

5     第一激励线圈             6      第二激励线圈

7     第一接收线圈             8      第二接收线圈

9     第三接收线圈             10     第四接收线圈

11    第一激励线圈线槽         12     第二激励线圈线槽

13    第一接收线圈线槽         14     第二接收线圈线槽

15    第三接收线圈线槽         16     第四接收线圈线槽

17    涡流探头                 18     被检钢板

19    钢板前进方向

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明的用于检测薄钢板表面各方向缺陷的涡流探头包括第一检测单元1和第二检测单元2，其中，第一检测单元1进一步包括第一骨架3、第一激励线圈5、第一接收线圈7和第三接收线圈9，第二检测单元2进一步包括第二骨架4、第二激励线圈6、第二接收线圈8和第四接收线圈10；第一检测单元7和第二检测单元8相互垂直，这样无论裂纹的方向如何，均可以高灵敏度地被检测出来，特别地，当裂纹的方向与第一激励线圈5或第二激励线圈6垂直时，灵敏度最高。

如图1所示，第一骨架3和第二骨架4采用非金属材料(如尼龙或胶木)制成，其中，第一骨架3纵向布置第一激励线圈线槽11，用于绕制第一激励线圈5，横向布置第一接收线圈线槽13和第三接收线圈线槽15，分别用于绕制第一接收线圈7和第三接收线圈9；第二骨架4横向布置第二激励线圈线槽12，用于绕制第二激励线圈6，纵向布置第二接收线圈线槽14和第四接收线圈线槽16，分别用于绕制第二接收线圈8和第四接收线圈10。各骨架及各线槽的尺寸如图2所示。

在第一激励线圈线槽11和第二激励线圈线槽12中，分别使用Φ0.3mm漆包线各绕30匝构成第一激励线圈5和第二激励线圈6；在第一接收线圈线槽13、第二接收线圈线槽14、第三接收线圈线槽15和第四接收线圈线槽16中，分别使用Φ0.1mm漆包线各绕300匝构成第一接收线圈7、第二接收线圈8、第三接收线圈9和第四接收线圈10。

如图3所示，第一激励线圈5和第二激励线圈6串行连接；第一接收线圈7和第三接收线圈9差动(反向)联接，将第二接收线圈8和第四接收线圈10差动联接，之后再将上述二组线圈串行连接起来。

对于第一检测单元1，在第一激励线圈5中通入正弦交流电，就会在钢板表面感应出涡流，该涡流在钢板表层的上表面的流动方向垂直于第一接收线圈7和第三接收线圈9而平行于第一激励线圈5。当钢板表面出现裂纹时，由于第一接收线圈7和第三接收线圈9差动联接，则就会以高灵敏度将裂纹检测出来。特别地，当裂纹的方向与第一接收线圈7和第三接收线圈9平行而与第一激励线圈5垂直(即与接收线圈平行与涡流垂直)时，裂纹的检测灵敏度达到最大值。一般来说，裂纹与涡流流向垂直，可以最大限度地阻碍涡流流动使之产生畸变，获得高灵敏度；裂纹与接收线圈平行，由于裂纹的长度使涡流畸变占接收线圈检测范围的比率(与裂纹垂直接收线圈时比较)加大，也获得高灵敏度。本发明由于采用激励线圈与接收线圈相垂直的绕制方法，使这二种效应同时具备，所以灵敏度大大高于常规的激励线圈与接收线圈平行绕制的探头。

对于第二检测单元2对裂纹的检测机理，其情况与第一检测单元1相同。

图4为本发明的用于检测薄钢板表面各方向缺陷的涡流探头的使用方法示意图。

涡流探头17连接第一检测单元1和第二检测单元2的对角线与钢板前进方向19平行，当在涡流探头17扫查的路径上出现裂纹时，如果裂纹方向平行或近似平行于第一检测单元1中的第一接收线圈7和第三接收线圈9时，则以高灵敏度被检测出来。反之，如果裂纹方向垂直于或近似垂直于第一检测单元1中的第一接收线圈7和第三接收线圈9时，则将被第二检测单元2中的第二接收线圈8和第四接收线圈10以高灵敏度检测出来。

当被检钢板18宽度大于第一检测单元1或第二检测单元2的对角线长度时，需要沿垂直钢板前进方向19排放多个涡流探头17，以覆盖整个钢板表面。

Claims (8)

1.一种用于检测薄钢板表面多方向缺陷的涡流探头，其特征在于：

该涡流探头(17)包括相互垂直的第一检测单元(1)和第二检测单元(2)，每个检测单元包括互相垂直绕制的激励线圈和接收线圈；

该探头的各个检测单元的激励线圈相串联，第一检测单元(1)的各个接收线圈组成的差动接收线圈与第二检测单元(2)的各个接收线圈组成的差动接收线圈相串联。

2.如权利要求1所述的涡流探头，其特征在于：

第一检测单元(1)进一步包括第一骨架(3)、第一激励线圈(5)、第一接收线圈(7)和第三接收线圈(9)，第二检测单元(2)进一步包括第二骨架(4)、第二激励线圈(6)、第二接收线圈(8)和第四接收线圈(10)。

3.如权利要求2所述的涡流探头，其特征在于：

第一骨架(3)和第二骨架(4)为六面体，二者在角部固连，使得对角线相连形成直线，每个骨架外周均开有激励线圈线槽和接收线圈线槽，二者的激励线圈线槽互相垂直。

4.如权利要求2所述的涡流探头，其特征在于：

第一骨架(3)的第一激励线圈线槽(11)与第一接收线圈线槽(13)和第三接收线圈线槽(15)垂直；第二骨架(4)的第二激励线圈线槽(12)与第二接收线圈线槽(14)和第四接收线圈线槽(1)垂直。

5.如权利要求2所述的涡流探头，其特征在于：

第一激励线圈(5)和第二激励线圈(6)串行连接；第一接收线圈(7)和第三接收线圈(9)差动联接，第二接收线圈(8)和第四接收线圈(10)差动联接，之后再将上述二组线圈串行连接起来。

6.如权利要求2所述的涡流探头，其特征在于：

当裂纹的方向与第一激励线圈(5)或第二激励线圈(6)垂直时，灵敏度最高。

7.如权利要求1所述的涡流探头，其特征在于：

第一检测单元(1)和第二检测单元(2)的对角线与钢板前进方向(19)平行。

8.如权利要求1所述的涡流探头，其特征在于：

当被检钢板(18)宽度大于第一检测单元(1)或第二检测单元(2)的对角线长度时，沿垂直钢板前进方向(19)排放多个涡流探头(17)，以覆盖整个钢板表面。