CN110794030A - 一种无方向性焊缝涡流检测探头及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无方向性焊缝涡流检测探头及检测装置,检测探头包括激励单元、检测单元和外壳，所述激励单元和检测单元封装在外壳内，所述激励单元由磁轭和缠绕在磁轭上的激励线圈组成，所述检测单元由一个由绝缘材料制成的线圈骨架和至少两个安装在线圈骨架上的检测线圈组成，多个所述检测线圈沿所述线圈骨架的周向均匀排布且几何中心线重合。本发明有利于增强激励磁场，提高平面涡流场的强度与渗透深度，有效抑制提离效应及焊缝表面鱼鳞纹对检测信号的影响，对各种方向的焊缝裂纹检测具有较高的灵敏度及信噪比。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊缝检测设备，特别涉及一种无方向性焊缝涡流检测探头及检测装置。
背景技术
金属焊接件广泛应用于各个重要领域，因此对金属构件的焊缝部位进行检测尤为重要。焊缝是各个关键构件的重要承力部位，在焊缝区附近由于受到残余应力的影响，极易产生疲劳裂纹。涡流检测在不需要除去表面涂层或油漆层的情况下，可对导电材料表面及近表面进行检测，但常规涡流探头受到提离效应的影响，极易产生噪声信号。对于金属焊缝表面鱼鳞纹起伏较大、检测灵敏度要求较高的工件，现有焊缝涡流检测探头难以实施有效检测。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是，提供一种可有效提高检测效率，提高检测灵敏度和缺陷发现能力的无方向性焊缝涡流检测探头，同时提供一种具有该无方向性焊缝涡流检测探头的检测装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种无方向性的焊缝涡流检测探头，包括激励单元、检测单元和外壳，所述激励单元和检测单元封装在外壳内，所述激励单元由磁轭和缠绕在磁轭上的激励线圈组成，所述检测单元由一个由绝缘材料制成的线圈骨架和至少两个安装在线圈骨架上的检测线圈组成，多个所述检测线圈沿所述线圈骨架的周向均匀排布且几何中心线重合。
进一步，所述磁轭为“门”形结构，所述激励线圈缠绕在磁轭的水平臂上，所述检测单元安装在“门”形结构的内部。
进一步，所述激励单元的法线与检测单元的法线共线。
进一步，所述检测线圈为两个，呈相互正交的方式安装在所述线圈骨架上，两个检测线圈绕向相同且串联正接。
进一步，所述线圈骨架为长方体或球体，所述检测线圈缠绕成矩形或圆形结构。
进一步，所述检测线圈采用铜漆包线，检测线圈的线径为0.04-0.15mm，每个检测线圈均缠绕50-180匝。
进一步，所述检测线圈纵向截面的面积大于所述线圈骨架纵向截面的面积。
进一步，矩形结构的所述检测线圈的长×宽×高尺寸为W1mm×D1mm×H1mm，所述线圈骨架的长×宽×高尺寸为W2mm×D2mm×H2mm，其中，W1＞W2，D1＝D2,H1＝H2；或，圆形结构的所述检测线圈的直径为R1mm，所述线圈骨架的直径为R2mm，R1＞R2。
进一步，所述激励线圈采用铜漆包线，激励线圈的线径为0.06-0.2mm，共缠绕100-360匝。
本发明的另一个技术方案是：
一种焊缝涡流检测检测装置，包括检测探头及信号发生及处理单元，所述检测探头采用如权利要求1-9任一项所述的无方向性焊缝涡流检测探头。
综上所述，本发明提供的一种无方向性焊缝涡流检测探头及检测装置，通过增加磁轭结构进而增强激励磁场，同时利用磁轭结构提高平面涡流场的强度与渗透深度，有效抑制提离效应及焊缝表面鱼鳞纹对检测信号的影响，同时采用多个检测线圈沿周向均匀布局的结构，解决了现有技术中单一检测线圈仅45度方向灵敏度高的问题，对各种方向的焊缝裂纹检测具有较高的灵敏度及信噪比。本发明可以提高检测效率，提高检测灵敏度和缺陷发现能力。
附图说明
图1是本发明实施例一检测探头结构示意图；
图2是本发明实施例二检测探头结构示意图。
如图1和图2所示，激励单元1，检测单元2，外壳3，封装口3a，检测部3b,检测口3c，接线口3d，磁轭4，激励线圈5，线圈骨架6，检测线圈7。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例一：
如图1所示，一种无方向性的焊缝涡流检测探头，包括激励单元1、检测单元2和外壳3。激励单元1和检测单元2通过树脂封装在外壳3内，外壳3的另一端穿过电源线和信号线与信号发生及处理单元(图中未示出)连接。
本实施例中，外壳3优选采用金属材料加工，以利于避免形成干扰磁场，同时可用于固定激励单元1与检测单元2的相对位置。外壳3的检测面形状与尺寸根据所检测的焊缝表面状态确定，保证贴合良好，避免噪声干扰。本实施例中，外壳3优选采用L形结构，外壳3的上部具有封装口3a，激励单元1和检测单元2从封装口3a安装入外壳3内并用树脂封装，封装口3a的下方是检测部3b,在检测部3b上形有多个检测口3c，检测部3b的底面呈弧形，以利于与焊缝表面贴合，提高检测精度，外壳3的一端为接线口3d，电源线和信号线从接线口3d穿出。
本实施例中，激励单元1由磁轭4和沿磁轭4外周面的周向缠绕的激励线圈5组成，优选，磁轭4采用“门”形结构，由两个垂直臂和一个水平臂组成，磁轭4由铁氧体等导磁材料制造，激励线圈5缠绕在磁轭4的水平臂上。磁轭4的纵向截面为矩形、正方形或圆形等。本实施例中，激励线圈5采用铜漆包线，为了达到较好的激励磁场的效果，优选，激励线圈5的线径为0.06-0.2mm，共缠绕100-360匝，更优选激励线圈5的线径为0.08-0.1mm，共缠绕200-280匝，最佳值为线径为0.1mm，共缠绕220匝。
检测单元2由一个由线圈骨架6和至少两个安装在线圈骨架6上的检测线圈7组成，检测单元2安装在“门”形磁轭4的内部，多个检测线圈7沿线圈骨架6的周向均匀排布且几何中心线重合，多个检测线圈7绕向相同且串联正接，激励单元1的法线与检测单元2的法线共线。
本实施例中，优选，检测线圈7为两个，呈相互正交的方式安装在线圈骨架6上，绕向相同，几何中心重合，检测线圈7串联正接形成差分。
线圈骨架6采用非金属的绝缘材料加工而成，其形状与尺寸根据检测线圈7的长、宽、高等尺寸确定，可加工成长方体的形状，确保起到固定检测线圈7的作用。相对应，检测线圈7同样可缠绕为矩形的结构。
检测线圈7的材质为铜漆包线，铜漆包线的线径、线圈长度、线圈宽度、线圈高度、线圈匝数、线圈阻值根据相关激励频率、灵敏度和信噪比所确定。本实施例中，根据大量的实验验证，检测线圈7的线径小于激励线圈5的线径，有利于提高检测线圈7的检测精度，优选，检测线圈7线径为0.04-0.15mm，每个检测线圈7均缠绕50-180匝，更优选，线径为0.05-0.08mm，每个检测线圈7均缠绕100-150匝，最佳值为，线径为0.06mm，每个检测线圈7均缠绕120匝。
本实施例中，优选，检测线圈7纵向截面的面积大于线圈骨架6纵向截面的面积。检测线圈7的长×宽×高尺寸为W1mm×D1mm×H1mm，线圈骨架6的长×宽×高尺寸为W2mm×D2mm×H2mm，其中，W1＞W2，D1＝D2,H1＝H2。更优选，W1为10mm，W2为6mm，D1和D2为5mm，H1和H2为3mm。
该检测探头通过增加“门”形磁轭4的结构，进而增强了激励磁场，同时利用磁轭4的结构提高平面涡流场的强度与渗透深度，有效抑制提离效应及焊缝表面鱼鳞纹对检测信号的影响。
同时，该检测探头采用了两个检测线圈7沿正交方向垂直布局的结构，解决了现有技术中单一检测线圈仅45度方向灵敏度高的问题，对各种方向的焊缝裂纹检测具有较高的灵敏度及信噪比。
该探头可以有效提高检测效率，提高检测灵敏度和缺陷发现能力。
实施例二：
如图2所示，与实施例一不同之处在于，本实施例中，检测单元2包括一个球体形状的线圈骨架6和两个检测线圈7，两个检测线圈7均采用圆形结构，相互正交固定于球状的线圈骨架6上。线圈骨架6的形状与尺寸根据检测线圈7的长、宽、高等尺寸确定。
本实施例中，检测线圈7的线径小于激励线圈5的线径，优选，检测线圈7的线径为0.04-0.15mm，每个检测线圈7均缠绕50-180匝，更优选，线径为0.05-0.08mm，每个检测线圈7均缠绕100-150匝，最佳值为，线径为0.06mm，每个检测线圈7均缠绕120匝。
本实施例中，优选，检测线圈7纵向截面的面积大于线圈骨架6纵向截面的面积。圆形结构的检测线圈7的直径为R1mm，线圈骨架6的直径为R2mm，R1＞R2，其中，R1优选采用8mm，R2优选采用6mm,检测线圈7的高度优选为3mm。
实施例三：
本实施例中，提供一种焊缝涡流检测检测装置，包括检测探头及信号发生及处理单元等，其中，检测探头采用如实施例一和二中所提供的无方向性焊缝涡流检测探头，信号发生及处理单元采用现有技术中的结构，再这里不再另作详细描述。
使用时，将检测探头的检测端对准焊缝，沿焊缝扫描，探头即可发出涡流磁场，同时又接收反馈回来的信号，通过信号处理单元，显示检测结果。
如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种无方向性焊缝涡流检测探头，其特征在于：包括激励单元、检测单元和外壳，所述激励单元和检测单元封装在外壳内，所述激励单元由磁轭和缠绕在磁轭上的激励线圈组成，所述检测单元由一个由绝缘材料制成的线圈骨架和至少两个安装在线圈骨架上的检测线圈组成，多个所述检测线圈沿所述线圈骨架的周向均匀排布且几何中心线重合。
2.根据权利要求1所述的一种无方向性焊缝涡流检测探头，其特征在于：所述磁轭为“门”形结构，所述激励线圈缠绕在磁轭的水平臂上，所述检测单元安装在“门”形结构的内部。
3.根据权利要求2所述的一种无方向性焊缝涡流检测探头，其特征在于：所述激励单元的法线与检测单元的法线共线。
4.根据权利要求1所述的一种无方向性焊缝涡流检测探头，其特征在于：所述检测线圈为两个，呈相互正交的方式安装在所述线圈骨架上，两个检测线圈绕向相同且串联正接。
5.根据权利要求1所述的一种无方向性焊缝涡流检测探头，其特征在于：所述线圈骨架为长方体或球体，所述检测线圈缠绕成矩形或圆形结构。
6.根据权利要求5所述的一种无方向性焊缝涡流检测探头，其特征在于：所述检测线圈采用铜漆包线，检测线圈的线径为0.04-0.15mm，每个检测线圈均缠绕50-180匝。
7.根据权利要求5所述的一种无方向性焊缝涡流检测探头，其特征在于：所述检测线圈纵向截面的面积大于所述线圈骨架纵向截面的面积。
8.根据权利要求7所述的一种无方向性焊缝涡流检测探头，其特征在于：矩形结构的所述检测线圈的长×宽×高尺寸为W1mm×D1mm×H1mm，所述线圈骨架的长×宽×高尺寸为W2mm×D2mm×H2mm，其中，W1＞W2，D1＝D2,H1＝H2；或，圆形结构的所述检测线圈的直径为R1mm，所述线圈骨架的直径为R2mm，R1＞R2。
9.根据权利要求1所述的一种无方向性焊缝涡流检测探头，其特征在于：所述激励线圈采用铜漆包线，激励线圈的线径为0.06-0.2mm，共缠绕100-360匝。
10.一种焊缝涡流检测检测装置，包括检测探头及信号发生及处理单元，其特征在于：所述检测探头采用如权利要求1-9任一项所述的无方向性焊缝涡流检测探头。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200214 |