CN109975400A - 正交型电涡流检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种正交型电涡流检测装置，包括外壳以及设置在外壳内的正交分布的铁芯以及电磁传感器阵列；所述正交分布的铁芯包括两个相同的U型铁芯，正交地分别固定在外壳内；第一铁芯和第二铁芯的槽部位置，位于相互叠加的位置均缠绕有线圈，作为电涡流发生装置，所述线圈分别通过线圈导线构成独立的电路并引出到外壳的外部，与激励电路连接；电磁传感器阵列由多个磁传感器排列形成M*N组合，用于接收电涡流检测的反馈信号；本发明的正交型电涡流检测装置，可在铁轨表面以及亚表面形成旋转的电涡流，通过旋转的电涡流实现全面检测。
Description
技术领域
本发明涉及电涡流检测技术领域，尤其是对铁轨损伤的电涡流检测，具体而言涉及一种正交型电涡流检测装置。
背景技术
目前主要有4种铁轨检测的方法，各有利弊。人工识别：检测速度慢，精度差，对于检测人员的工作素养要求极高；超声波探伤：适用于铁轨内部检测，且极易受到环境因素的影响；CCD线扫描相机：检测精度快，适用于铁轨表面检测，易受铁轨表面杂质的影响；传统电涡流探伤：适用于铁轨表面以及亚表面检测，能够准确的判断缺陷位置，但仍未能实现铁轨缺陷的形状、大小、损伤程度的定量化评估。
目前大多数电涡流铁轨探伤仪的探头产生的涡流都是只能完成某一类型缺陷的裂纹检测，如：横向裂纹。而对纵向裂纹则难以测量，这就直接导致漏检的可能性，而且效率低下。
常规的电涡流探伤技术由交流电流产生的交变磁场作用于待探伤的导电材料，感应出电涡流。如果材料中有缺陷，它将干扰所产生的电涡流，(即形成干扰信号)。用涡流探伤仪检测出其干扰信号，就可知道缺陷的状况。影响涡流的因素很多，就是说涡流中载有丰富的信号，这些信号与材料的很多因素有关，将其中有用的信号从诸多的信号中一一分离出来，就能够实现对缺陷状况的判断。对于缺陷的形状、大小、损伤程度的定量化评价却无能为力。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中的漏检的问题，提出一种正交型电涡流检测装置，在铁轨表面以及亚表面形成一个旋转的电涡流，通过旋转的电涡流实现检测。
为实现上述有目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种正交型电涡流检测装置，包括外壳以及设置在外壳内的正交分布的铁芯以及电磁传感器阵列；
所述正交分布的铁芯包括两个相同的U型铁芯，分别为第一铁芯和第二铁芯，正交地分别固定在外壳内，第一铁芯和第二铁芯成正交位置分布并在二者之间留有空隙；
所述电磁传感器阵列由多个磁传感器排列形成M*N组合，其中M和N均为大于等于1的正整数，并且所述电磁传感器阵列的下表面与正交分布的U型铁芯侧部的自由端处于同一平面；
其中，第一铁芯和第二铁芯的槽部位置，位于相互叠加的位置均缠绕有线圈，作为电涡流发生装置，所述线圈分别通过线圈导线构成独立的电路并引出到外壳的外部，与激励电路连接；
所述电磁传感器阵列经由引出导线引出到外壳的外部，与信号处理电路连接。
优选地，所述外壳包括上壳体、下壳体以及延伸部，延伸部与上壳体固定，下壳体与上壳体可拆卸地卡合固定，其中所述的正交分布的铁芯、线圈以及电磁传感器阵列均安装在下壳体内。
优选地，所述磁传感器对应的引出导线以及线圈对应的线圈导线，均汇集到所述延伸部后经由延伸部的出线口引出。
优选地，所述下壳体的内部、在远离上壳体的一侧还固定有一PCB板，所述电磁传感器阵列设置在该PCB板上。
优选地，所述第一铁芯与第二铁芯之间的空隙内，在正交的槽部位置设置有第一线槽，供线圈导线穿过。
优选地，所述正交分布的铁芯与外壳的内壁之间设置有第二线槽，以供所述引出导线穿过。
优选地，所述磁传感器采用AMI306R的三轴电磁传感器。
与现有技术相比，本发明的正交型电涡流检测装置，通过两组正交的铁芯与线圈作为电涡流发生装置，使探头能够在铁轨表面以及亚表面形成一个旋转的电涡流，如果所检测的铁轨中有缺陷，探头的检测结果将会发生改变(即形成干扰信号)，即通过磁传感器阵列检测出来，完成铁轨表面及亚表面的不同类型缺陷的检测，以利于能够有效地对铁轨损伤进行可视化、定量化的分类评估。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1是本发明的正交型电涡流检测装置的结构示意图。
图2是本发明的正交型电涡流检测装置的正交型铁芯的示意图。
图3和图4是图2的正交型铁芯的侧视图和俯视图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
结合图1-图4所示，本发明的一种正交型电涡流检测装置，包括外壳以及设置在外壳内的正交分布的铁芯、电磁传感器阵列以及缠绕在铁芯上的线圈，铁芯与线圈构成检测探头。通过对线圈施加激励电流使其产生电涡流，由于本发明采用双重的正交线圈，产生旋转的电涡流，实现对损伤的全面探测。
结合图1所示，外壳包括上壳体10a、下壳体10b以及延伸部10c，延伸部10c与上壳体10a固定，延伸部突出上壳体10a。
下壳体10b与上壳体10a可拆卸地卡合固定，例如图示中以带限位的卡合结构。
结合图1、2，正交分布的铁芯包括两个相同的U型铁芯，分别为第一铁芯1a和第二铁芯1b，正交地分别固定在外壳内，尤其是下壳体10b内部。
第一铁芯1a和第二铁芯1b成正交位置分布并在二者之间留有空隙。
结合图2、3、4，第一铁芯1a和第二铁芯1b的槽部位置，位于相互叠加的位置均缠绕有线圈3a、3B，作为电涡流发生装置，两个线圈分别通过各自的线圈导线构成独立的电路并引出到外壳的外部，与激励电路连接，即交流激励电路。
结合图2、3、4，电磁传感器阵列由多个磁传感器2,排列形成M*N组合，即M行、N列的组合形式，接收电涡流检测的反馈信号。M和N均为大于等于1的正整数。电磁传感器阵列的下表面与正交分布的U型铁芯侧部的自由端处于同一平面。
电磁传感器阵列经由引出导线引出到外壳的外部，与信号处理电路连接。
前述的实施例中，通过正交的U型铁芯，提供线圈的绕制基础，起到聚磁作用，以减少能量的损失。
结合图1，当线圈通一个脉冲信号时，绕组线圈将会产生磁场，在待检测表面(例如铁轨)以及亚表面形成电涡流，通过对两个正交的铁芯上的线圈脉冲输入信号，使探头在铁轨表面以及亚表面形成一个旋转的电涡流。如果所检测的铁轨中有缺陷，探头的检测结果将会发生改变(即形成干扰信号)。
本发明优选的采用AMI306R的三轴电磁传感器作为反馈检测的磁传感器，检测出其干扰信号，以确定缺陷的状况。
结合图1，正交分布的铁芯、线圈以及电磁传感器阵列均安装在下壳体内。
优选地，本发明的实施例中，铁芯、线圈以及磁传感器的重量均较轻，利于整个设备小型化设计。铁芯以及PCB板均采用粘合剂固定到外壳。
优选地，外壳均为铁质材料制备，以进行电磁屏蔽，避免外界磁场对探伤设备的影响。
结合图1，优选地，磁传感器2对应的引出导线以及线圈对应的线圈导线，均汇集到延伸部10c，然后再经由延伸部的出线口9引出。图示中，以标号11统一标示引出的导线。
如图1，下壳体10b的内部、在远离上壳体的一侧还固定有一PCB板5，电磁传感器阵列设置在该PCB板上，以实现对传感器阵列的固定安装。
优选地，第一铁芯1a与第二铁芯3a之间的空隙内，在正交的槽部位置设置有第一线槽7，供线圈导线穿过。正交分布的铁芯与外壳的内壁之间设置有第二线槽(未标识标记)，以供引出导线穿过。
如此，在外壳内的部分区域内合理的设置导线的引出通道，并一起汇集到延伸部内，通过延伸部统一汇总引出。
本发明的正交型电涡流检测装置，可以在所测物体上形成旋转的电涡流，尤其是能够检测铁轨表面以及亚表面不同类型的缺陷，并能够有效地避免环境变量对传统的检测手段例如超声波、CCD线扫描相机等探伤方法的影响。
设备性能如下：
1.裂纹位置定位：误差不超过1mm
2.裂纹形状重构尺寸：误差小于2mm
3.表面损伤位置：误差不超过2mm
4.表面损伤形状重构尺寸：误差小于2mm
5.铁轨表面探伤深度：≈2mm，可检测铁轨表面以及亚表面裂纹、疲劳损伤(早期缺陷)
6.铁轨表面检测速度：便携检测时3公里/小时；探伤列车检测时15公里/小时
7.检测装置使用温度：-40℃～60℃
与现有技术相比，本发明的正交型电涡流检测装置，通过两组正交的铁芯与线圈作为电涡流发生装置，使探头能够在铁轨表面以及亚表面形成一个旋转的电涡流，如果所检测的铁轨中有缺陷，探头的检测结果将会发生改变(即形成干扰信号)，即通过磁传感器阵列检测出来，完成铁轨表面及亚表面的不同类型缺陷的检测，以利于后期能够有效地对铁轨损伤进行可视化、定量化的分类评估。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (7)
1.一种正交型电涡流检测装置，其特征在于，包括外壳以及设置在外壳内的正交分布的铁芯以及电磁传感器阵列；
所述正交分布的铁芯包括两个相同的U型铁芯，分别为第一铁芯和第二铁芯，正交地分别固定在外壳内，第一铁芯和第二铁芯成正交位置分布并在二者之间留有空隙；
第一铁芯和第二铁芯的槽部位置，位于相互叠加的位置均缠绕有线圈，作为电涡流发生装置，所述线圈分别通过线圈导线构成独立的电路并引出到外壳的外部，与激励电路连接；
其中，所述电磁传感器阵列由多个磁传感器排列形成M*N组合，用于接收电涡流检测的反馈信号，其中M和N均为大于等于1的正整数，并且所述电磁传感器阵列的下表面与正交分布的U型铁芯侧部的自由端处于同一平面；
所述电磁传感器阵列经由引出导线引出到外壳的外部，与信号处理电路连接。
2.根据权利要求1所述的正交型电涡流检测装置，其特征在于，所述外壳包括上壳体、下壳体以及延伸部，延伸部与上壳体固定，下壳体与上壳体可拆卸地卡合固定，其中所述的正交分布的铁芯、线圈以及电磁传感器阵列均安装在下壳体内。
3.根据权利要求2所述的正交型电涡流检测装置，其特征在于，所述磁传感器对应的引出导线以及线圈对应的线圈导线，均汇集到所述延伸部后经由延伸部的出线口引出。
4.根据权利要求2所述的正交型电涡流检测装置，其特征在于，所述下壳体的内部、在远离上壳体的一侧还固定有一PCB板，所述电磁传感器阵列设置在该PCB板上。
5.根据权利要求1所述的正交型电涡流检测装置，其特征在于，所述第一铁芯与第二铁芯之间的空隙内，在正交的槽部位置设置有第一线槽，供线圈导线穿过。
6.根据权利要求1所述的正交型电涡流检测装置，其特征在于，所述正交分布的铁芯与外壳的内壁之间设置有第二线槽，以供所述引出导线穿过。
7.根据权利要求1所述的正交型电涡流检测装置，其特征在于，所述磁传感器采用AMI306R的三轴电磁传感器。
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