CN112444219B - 一种非接触超声电磁涂层测厚方法及其检测装置 - Google Patents

一种非接触超声电磁涂层测厚方法及其检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明一种非接触超声电磁涂层测厚方法及其检测装置，用于铁磁性金属基体(1)的表面覆层(11)的厚度的无损检测，检测传感器装置(3)固定于检测探头(4)前端部，组成一体化检测探头通过引线(21)联接于检测仪器(2)，所述的检测传感器装置(3)包括磁敏元件(31)、超声传感器(32)和磁性体(33)，其特征在于所述的磁性体(33)设置为U形结构，检测时形成倒扣于铁磁性金属基体(1)，与铁磁性金属基体(1)之间形成闭合的磁回路(34)，所述的磁敏元件(31)设置于闭合磁回路(34)中，用于检测闭合磁回路(34)的磁感应强度。实现检测传感器装置与金属结构件表面覆层间具有一定提离的情况下，不需要直接接触也不需要超声耦合即可实现金属结构件表面覆层厚度的检测。

Description

一种非接触超声电磁涂层测厚方法及其检测装置
技术领域
本发明涉及电磁无损检测技术领域，具体涉及磁性金属基体表面非导电覆层的检测，特别是涉及一种非接触超声电磁涂层测厚方法及其检测装置。
背景技术
金属基体表面覆层厚度的检测，目前市面上的主要检测方法为常规超声检测或者常规涡流检测方法。然而，常规超声检测方法需要耦合剂，容易对一些工业生产中或者在役使用中的金属基体结构件造成污染等影响；而常规的涡流检测方法需要接触式的扫查检测，也容易对结构件的表面造成轻微损伤。这些检测方法应用起来也相对比较不方便。
金属构件的基体材质主要由磁性金属和非磁性金属两种，虽然其表面覆层厚度的无损检测原理方法上都可以通过电磁感应或者涡流来实现，然而单独通过磁性金属磁感应检测相对比较复杂，特别是铁磁性基材，其检测数据处理起来比较繁琐。超声波检测虽然不分磁性金属和非磁性金属的两种材质上的不同，然单独的超声波检测对金属材质的区别并不方便。
针对以上缺点问题，本发明采用如下技术方案进行改善。
发明内容
本发明的目的提供一种非接触超声电磁涂层测厚方法及其检测装置，公开的技术方案如下：
本发明公开一种非接触超声电磁涂层测厚的检测传感器装置，用于铁磁性金属基体(1)的表面覆层(11)的厚度的无损检测，检测传感器装置(3)固定于检测探头(4)前端部，组成一体化检测探头通过引线(21)联接于检测仪器(2)，所述的检测传感器装置(3)包括磁敏元件(31)、超声传感器(32)和磁性体(33)，其特征在于所述的磁性体(33)设置为U形结构，检测时形成倒扣于铁磁性金属基体(1)，与铁磁性金属基体(1)之间形成闭合的磁回路(34)，所述的磁敏元件(31)设置于闭合磁回路(34)中，用于检测闭合磁回路(34)的磁感应强度。
其中，所述的磁性体(33)设置为U形结构的两个支脚分别设置的对称交/直流线圈A和B(332),基中所述的对称交/直流线圈A和B(332)产生的感应磁场为形成的磁极相反的磁性回路。
另一种情况，磁性体(33)设置为U形结构的两个支脚对称设置磁极相反的永磁体(333)。
另一种实施方式，超声传感器(32)为电磁超声传感器(32)，电磁超声传感器(32)的激励线圈(321)设置于磁性体(33)的下方。电磁超声传感器(32)的激励线圈(321)为环形线圈，设置于磁性体(33)的正下方，电磁超声传感器(32)的接收线圈(322)设置于环形激励线圈(321)同一平面的中心位置。
其中，电磁超声传感器(32)构成的检测传感器装置(3)的外部还设置有屏蔽罩(35)。
本发明还公开一种非接触超声电磁涂层测厚方法，用于铁磁性金属基体的表面覆层的厚度的无损检测，使用以上任一权利要求所述的检测传感器装置，具体步骤如下：
a.形成闭合磁回路：将检测传感器装置组成的检测探头靠近铁磁性金属表面上方形成一定提离的位置，使检测传感器装置的磁性体与铁磁性金属基体之间感应磁场形成闭合的磁回路；
b. 检测提离值：利用超声传感器检测检测传感器装置与铁磁性金属基体的表面覆层之间的距离；
c. 检测磁场强度：利用设置于闭合磁回路中的磁敏元件，检测闭合磁回路的磁感应强度；
d.数据处理：检测仪器通过c步骤中检测的磁场强度，计算铁磁性金属基体与检测传感器装置之间的距离，计算铁磁性金属基体表面覆层的厚度，将分析结果存储和显示。
其中，一种情况，用于检测所述检测传感器装置与铁磁性金属基体的表面覆层之间距离的超声传感器为电磁超声传感器。a步骤中感应形成闭合磁回路的磁性体为通过交/直流线圈形成时，超声检测提离值期间切换为适合与电磁超声传感器的激励线圈产生超声横波信号的电源。以及，磁敏元件进行磁感应强度的检测步骤还包括检测电磁超声传感器产生的磁感应强度，通过磁感应强度的趋肤效应特性，计算分析检测传感器装置与铁磁性金属基体之间的距离。
据以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
一、本发明采用超声传感器与磁测传感器相结合，组成一体化传感器。利用超声法检测该传感器与金属结构件表面覆层间的距离，再利用交/直流电加载线圈使磁轭（铁芯）与铁磁性基材间形成闭合磁回路，或者用永磁铁形成感应闭合磁回路，通过磁敏元件检测其磁场强度，经数据分析计算处理，得出涂层测厚值；实现检测传感器装置与金属结构件表面覆层间具有一定提离的情况下，不需要直接接触也不需要超声耦合即可实现金属结构件表面覆层厚度的检测。
二、本发明还公开利用电磁超声传感器与磁敏元件结合，磁敏元件检测电磁超声传感器产生的磁感应强度，通过磁感应强度的趋肤效应特性，计算分析检测传感器装置与铁磁性金属基体之间的距离，简化检测传感器装置的器件，更加实现集成化。
附图说明
图1为本发明最佳实施例的检测使用状态示意图;
图2为本发明最佳实施例的检测使用状态中检测传感器装置剖视的示意图;
图3为本发明最佳实施例的检测传感器装置结构的示意图;
图4为本发明最佳实施例的另一种实施方式的检测传感器装置结构的示意图;
图5为本发明最佳实施例的另一种实施方式的检测传感器装置结构的示意图;
图6为本发明最佳实施例的另一种实施方式的检测传感器装置结构的示意图;
图7为本发明最佳实施例的另一种实施方式的检测传感器装置结构的示意图;
图8为本发明最佳实施例的的方法流程的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，本发明公开一种非接触超声电磁涂层测厚的检测传感器装置，用于铁磁性金属基体1的表面覆层11的厚度的无损检测，检测传感器装置3固定于检测探头4前端部，组成一体化检测探头通过引线21联接于检测仪器2，所述的检测传感器装置3包括磁敏元件31、超声传感器32和磁性体33，其特征在于所述的磁性体33设置为U形结构，检测时形成倒扣于铁磁性金属基体1，与铁磁性金属基体1之间形成闭合的磁回路34，所述的磁敏元件31设置于闭合磁回路34中，如附图2中所示，磁敏元件31设置于U形磁性体33的正中间位置，用于检测闭合磁回路34的磁感应强度。
其中，如图3所示的磁性体33设置为U形结构的两个支脚分别设置的对称交/直流线圈A和B 332,基中所述的对称交/直流线圈A和B 332产生的感应磁场为形成的磁极相反的磁性回路。
另一种情况，如图4所示的磁性体33设置为U形结构的两个支脚对称设置磁极相反的永磁体333。
如图5和图6所示，另一种实施方式，超声传感器32为电磁超声传感器32，电磁超声传感器32的激励线圈321设置于磁性体33的下方。电磁超声传感器32的激励线圈321为环形线圈，设置于磁性体33的正下方，即如图5中的U形磁轭331的两个支脚的正下方，或如图6所示的U形永磁铁333的两个支脚正下方，电磁超声传感器32的接收线圈322设置于环形激励线圈321同一平面的中心位置。
其中，电磁超声传感器32构成的检测传感器装置3的外部还设置有屏蔽罩35。
另外，如图8所示，本发明还公开一种非接触超声电磁涂层测厚方法，用于铁磁性金属基体的表面覆层的厚度的无损检测，使用以上任一权利要求所述的检测传感器装置，具体步骤如下：
a.形成闭合磁回路：将检测传感器装置组成的检测探头靠近铁磁性金属表面上方形成一定提离的位置，使检测传感器装置的磁性体与铁磁性金属基体之间感应磁场形成闭合的磁回路；
b. 检测提离值：利用超声传感器检测检测传感器装置与铁磁性金属基体的表面覆层之间的距离；
c. 检测磁场强度：利用设置于闭合磁回路中的磁敏元件，检测闭合磁回路的磁感应强度；
d.数据处理：检测仪器通过c步骤中检测的磁场强度，计算铁磁性金属基体与检测传感器装置之间的距离，计算铁磁性金属基体表面覆层的厚度，将分析结果存储和显示。
其中，一种情况，用于检测所述检测传感器装置与铁磁性金属基体的表面覆层之间距离的超声传感器为电磁超声传感器。a步骤中感应形成闭合磁回路的磁性体为通过交/直流线圈形成时，超声检测提离值期间切换为适合与电磁超声传感器的激励线圈产生超声横波信号的电源。以及，磁敏元件进行磁感应强度的检测步骤还包括检测电磁超声传感器产生的磁感应强度，通过磁感应强度的趋肤效应特性，计算分析检测传感器装置与铁磁性金属基体之间的距离。
以上为本发明的其中一种实施方式。此外，需要说明的是，凡依本专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本专利的保护范围内。

Claims (7)

1.一种非接触超声电磁涂层测厚的检测传感器装置，用于铁磁性金属基体(1)的表面覆层(11)的厚度的无损检测，检测传感器装置(3)固定于检测探头(4)前端部，组成一体化检测探头通过引线(21)联接于检测仪器(2)，所述的检测传感器装置(3)包括磁敏元件(31)、超声传感器(32)和磁性体(33)，其特征在于所述的磁性体(33)设置为U形结构，检测时形成倒扣于铁磁性金属基体(1)，与铁磁性金属基体(1)之间形成闭合的磁回路(34)，所述的磁敏元件(31)设置于闭合磁回路(34)中，用于检测闭合磁回路(34)的磁感应强度；
其中，所述的磁性体(33)设置为U形结构的两个支脚分别设置的对称交/直流线圈A和B(332),基中所述的对称交/直流线圈A和B(332)产生的感应磁场为形成的磁极相反的磁性回路；所述的磁性体(33)设置为U形结构的两个支脚对称设置磁极相反的永磁体(333)；所述的超声传感器(32)为电磁超声传感器(32)，电磁超声传感器(32)的激励线圈(321)设置于磁性体(33)的下方。
2.根据权利要求1所述的一种非接触超声电磁涂层测厚的检测传感器装置，其特征在于所述的电磁超声传感器(32)的激励线圈(321)为环形线圈，设置于磁性体(33)的正下方，电磁超声传感器(32)的接收线圈(322)设置于环形激励线圈(321)同一平面的中心位置。
3.根据权利要求2所述的一种非接触超声电磁涂层测厚的检测传感器装置，其特征在于所述的电磁超声传感器(32)构成的检测传感器装置(3)的外部还设置有屏蔽罩(35)。
4.一种非接触超声电磁涂层测厚方法，用于铁磁性金属基体的表面覆层的厚度的无损检测，使用以上任一权利要求所述的检测传感器装置，具体步骤如下：
a.形成闭合磁回路：将检测传感器装置组成的检测探头靠近铁磁性金属表面上方形成一定提离的位置，使检测传感器装置的磁性体与铁磁性金属基体之间感应磁场形成闭合的磁回路；
b.检测提离值：利用超声传感器检测检测传感器装置与铁磁性金属基体的表面覆层之间的距离；
c.检测磁场强度：利用设置于闭合磁回路中的磁敏元件，检测闭合磁回路的磁感应强度；
d.数据处理：检测仪器通过c步骤中检测的磁场强度，计算铁磁性金属基体与检测传感器装置之间的距离，计算铁磁性金属基体表面覆层的厚度，将分析结果存储和显示。
5.根据权利要求4所述的一种非接触超声电磁涂层测厚方法，其特征在于用于检测所述检测传感器装置与铁磁性金属基体的表面覆层之间距离的超声传感器为电磁超声传感器。
6.根据权利要求5所述的一种非接触超声电磁涂层测厚方法，其特征在于所述a步骤中感应形成闭合磁回路的磁性体为通过交/直流线圈形成时，超声检测提离值期间切换为适合与电磁超声传感器的激励线圈产生超声横波信号的电源。
7.根据权利要求6所述的一种非接触超声电磁涂层测厚方法，其特征在于所述的磁敏元件进行磁感应强度的检测步骤还包括检测电磁超声传感器在铁磁性金属基体所产生的磁感应强度，通过磁感应强度的趋肤效应特性，计算分析检测传感器装置与铁磁性金属基体之间的距离。
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