CN113340985A - 一种涡流检测探头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡流检测探头，具有外壳，所述外壳包括检测端头壳，所述检测端头壳的内部包括激励检测组件和磁屏蔽壳，所述激励检测组件用于产生涡流磁场，将被测材料的缺陷转换为缺陷信号，并接收识别；所述激励检测组件至少部分封装在所述磁屏蔽壳内。本发明可以实现狭窄空间内的缺陷检测，具有增强单位面积的磁场强度、提高涡流信号的渗透深度、提高缺陷检测的信噪比、提高检测效率、提高检测的灵敏度和准确度的特点。
Description
技术领域
本发明属于焊缝检测设备技术领域，具体地说，涉及一种涡流检测探头。
背景技术
金属焊接件被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，但常规涡流检测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。
例如，轨道车辆大部分承力部件为金属焊接件，这些焊接件经过长时间运行在焊缝区附近受到应力的影响，极易在焊趾和焊道处产生疲劳裂纹，而承力部件中大部分焊缝为非打磨焊缝，导致焊趾和焊道表面凹凸不平，常规涡流检测探头无法达到高效率、高信噪比的检测效果，另外部分关键焊缝处于狭小空间内，常规检测手段无法达到该位置。
涡流检测技术是一种利用电磁感应原理，检测构件和金属材料表面缺陷的检测方法。涡流检测探头是利用上述检测原理的专用仪器，在很多铜、钢、铝等金属的管、棒、线等生产加工企业中得到广泛采用。
一般情况下，操作人员需要手持涡流检测探头进行移动检测，常规的涡流检测探头体积偏大、也偏重，操作人员携带和操作起来非常不方便。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种涡流检测探头，通过设置激励检测组件，提高检测效率，同时通过磁屏蔽壳将至少部分激励检测组件封装起来，可以进一步增强磁场强度，减少其他磁场的干扰，有利于提高检测的信噪比。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种涡流检测探头，具有外壳，所述外壳包括检测端头壳，所述检测端头壳的内部包括：
激励检测组件，用于产生涡流磁场，将被测材料的缺陷转换为缺陷信号，并接收识别。
磁屏蔽壳，所述激励检测组件至少部分封装在所述磁屏蔽壳内。
进一步的，所述激励检测组件包括：
激励单元，用于产生涡流磁场。
检测单元，用于接收缺陷信号并实现缺陷识别。
导磁棒，所述激励单元和检测单元分别缠绕在所述导磁棒上。
所述激励单元和检测单元封装在磁屏蔽壳内，所述导磁棒部分封装在磁屏蔽壳内。
优选的，所述激励单元和检测单元分别为激励线圈和检测线圈。
通过激励单元、检测单元、导磁棒和磁屏蔽壳的这种设计结构增强了单位面积的磁场强度，提高了涡流信号的渗透深度，进而提高缺陷检测的信噪比。
进一步的，所述检测单元缠绕在导磁棒的一端，靠近检测端头壳的端部并与端部具有距离，所述距离为0.3～1mm，优选为0.5～0.8mm。
所述激励单元缠绕在导磁棒的另一端，所述激励单元与检测单元之间具有距离。
所述激励单元与检测单元的缠绕方向相同。
将激励单元和检测单元分别缠绕在导磁棒上，并使检测单元靠近检测端头壳的端部，解决了缺陷信号采集难的问题。
进一步的，所述检测单元的缠绕半径小于激励单元的缠绕半径。
优选的，所述导磁棒为锥形导磁棒，所述检测单元缠绕在锥形导磁棒直径较小的一端，所述激励单元缠绕在锥形导磁棒直径较大的一端。
进一步的，所述检测单元的线径小于激励单元的线径。
所述检测单元的缠绕匝数大于激励单元的缠绕匝数。
进一步的，所述检测端头壳的端部设有切角，所述切角的角度为20～50度，优选为30～45度。
通过切角的设置，可以使涡流检测探头与待检测材料的表面更好地贴合，可以实现狭窄空间内的检测，提高检测效率和检测准确度。
进一步的，所述磁屏蔽壳为抗磁性材料，设于检测端头壳与激励检测组件之间。
磁屏蔽壳可以进一步增强激励检测组件的磁场强度，减少其他磁场的干扰，有利于提高检测的信噪比。
优选的，所述检测端头壳和磁屏蔽壳为锥筒形结构，与锥形导磁棒配合，使外壳的检测端为锥形，有利于涡流检测探头实现狭窄空间内的检测，提高缺陷发现能力。
进一步的，所述外壳还包括：
信号端头壳，设于涡流检测探头相对于检测端头壳的另一端，所述信号端头壳上设有信号线，用于传输检测数据。
连接杆，设于信号端头壳与检测端头壳之间，所述连接杆的外表面上设有握持部，用于人手握持。
优选的，所述握持部为凹槽。
进一步的，所述外壳的高度与直径的比值为10:1。
优选的，所述外壳为笔式外壳。
笔式外壳及外壳尺寸的限定，便于人手长期握持，操作和携带方便。
进一步的，所述涡流检测探头的扫描速度为10～50mm/s，优选为20～40mm/s。
在此扫描速度下进行检测，有利于提高检测准确度，提高检测效率。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提供了一种涡流检测探头，通过设置激励检测组件，提高检测效率，同时通过磁屏蔽壳将至少部分激励检测组件封装起来，可以进一步增强磁场强度，减少其他磁场的干扰，有利于提高检测的信噪比。
通过切角的设置，可以使涡流检测探头与待检测材料的表面更好地贴合，可以实现狭窄空间内的检测，提高检测效率和检测准确度。
通过激励单元、检测单元、导磁棒和磁屏蔽壳的这种设计结构增强了单位面积的磁场强度，提高了涡流信号的渗透深度，进而提高缺陷检测的信噪比。
将激励单元和检测单元分别缠绕在导磁棒上，并使检测单元靠近检测端头壳的端部，解决了缺陷信号采集难的问题。
检测端头壳和磁屏蔽壳为锥筒形结构，与锥形导磁棒配合，使外壳的检测端为锥形，有利于涡流检测探头实现狭窄空间内的检测，提高缺陷发现能力。
笔式外壳及外壳尺寸的限定，便于人手长期握持，操作和携带方便。
对涡流检测探头的扫描速度进行限定，有利于提高检测准确度，提高检测效率。
本发明提供的一种涡流检测探头，可以实现狭窄空间内的缺陷检测，具有增强单位面积的磁场强度、提高涡流信号的渗透深度、提高缺陷检测的信噪比、提高检测效率、提高检测的灵敏度和准确度的特点。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是本发明涡流检测探头的结构示意图；
图2是本发明图1中A处部分剖面放大图；
图3是本发明涡流检测探头的原理示意图；
图4是本发明涡流检测探头检测焊缝焊道的示意图；
图5是本发明涡流检测探头检测焊缝焊趾的示意图；
图6是本发明图5中B处放大图。
图中：1、检测端头壳；2、切角；3、激励单元；4、检测单元；5、导磁棒；6、磁屏蔽壳；7、连接杆；8、握持部；9、信号端头壳；10、信号线；11、电涡流；12、尖端磁场；13、焊道扫描路径；14、焊道；15、焊趾。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是可拆卸连接，也可以是机械连接，或者也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图6所示，本发明提供一种涡流检测探头，具有外壳，所述外壳包括检测端头壳1、连接杆7、信号端头壳9；所述检测端头壳1的内部包括激励检测组件、磁屏蔽壳6，所述激励检测组件包括激励单元3、检测单元4、导磁棒5，激励单元3产生电涡流11和尖端磁场12；连接杆7上设有握持部8；信号端头壳9上设有信号线10。
作为一种实施方案，本发明提供一种涡流检测探头，具有外壳。
如图1所示，所述外壳包括检测端头壳1、连接杆7和信号端头壳9。
所述检测端头壳1为锥筒形结构，在端部设有切角2，所述切角2的角度为35度。
通过切角2的设置，可以使涡流检测探头与待检测材料的表面更好地贴合，可以实现狭窄空间内的检测，提高检测效率和检测准确度。
如图2和图3所示，所述检测端头壳1的内部包括激励检测组件，用于产生涡流磁场，将被测材料的缺陷转换为缺陷信号，并接收识别。
所述激励检测组件包括激励单元3、检测单元4、导磁棒5。
所述激励单元3用于产生涡流磁场，为电涡流11和尖端磁场12。
所述检测单元4用于接收缺陷信号并实现缺陷识别。
所述激励单元3和检测单元4分别缠绕在所述导磁棒5上。
所述激励单元3和检测单元4分别为激励线圈和检测线圈。
优选所述导磁棒5为锥形导磁棒5。
所述检测端头壳1的内部还包括磁屏蔽壳6，所述激励检测组件至少部分封装在所述磁屏蔽壳6内。
如图3所示，所述激励单元3和检测单元4封装在磁屏蔽壳6内，所述导磁棒5部分封装在磁屏蔽壳6内。
所述磁屏蔽壳6为抗磁性材料，优选为锥筒形结构，设于检测端头壳1与激励检测组件之间。
磁屏蔽壳6可以进一步增强激励检测组件的磁场强度，减少其他磁场的干扰，有利于提高检测的信噪比。
所述检测端头壳1和磁屏蔽壳6为锥筒形结构，与锥形导磁棒5配合，使外壳的检测端为锥形，有利于涡流检测探头实现狭窄空间内的检测，提高缺陷发现能力。
通过激励单元3、检测单元4、导磁棒5和磁屏蔽壳6的这种设计结构增强了单位面积的磁场强度，提高了涡流信号的渗透深度，进而提高缺陷检测的信噪比。
所述检测单元4缠绕在导磁棒5的下端，靠近检测端头壳1的端部并与端部具有距离，所述距离为0.6mm。
所述激励单元3缠绕在导磁棒5的上端，所述激励单元3与检测单元4之间具有距离。
所述检测单元4与激励单元3的缠绕方向相同。
将激励单元3和检测单元4分别缠绕在导磁棒5上，并使检测单元4靠近检测端头壳1的端部，解决了缺陷信号采集难的问题。
所述检测单元4的缠绕半径小于激励单元3的缠绕半径。
如图3所示，所述检测单元4缠绕在锥形导磁棒5直径较小的一端，所述激励单元3缠绕在锥形导磁棒5直径较大的一端。
所述检测单元4的线径小于激励单元3的线径。
所述检测单元4的缠绕匝数大于激励单元3的缠绕匝数。
所述外壳还包括信号端头壳9、连接杆7。
信号端头壳9设于涡流检测探头相对于检测端头壳1的另一端，所述信号端头壳9上设有信号线10，用于传输检测数据。
连接杆7设于信号端头壳9与检测端头壳1之间，所述连接杆7的外表面上设有握持部8，用于人手握持。
优选握持部8为凹槽，优选凹槽大小不同，非对称设置；也可以大小相同；也可以对称设置等。
所述外壳为笔式外壳，外壳的高度与直径的比值为10:1。
笔式外壳及外壳尺寸的限定，便于人手长期握持，操作和携带方便。
将涡流检测探头用于带漆鱼鳞纹状焊缝的检测，沿图4中焊道扫描路径13对焊缝的焊道14进行检测，涡流检测探头的扫描速度为30mm/s。
如图5和图6所示是涡流检测探头对焊缝的焊趾15进行检测，涡流检测探头的扫描速度为30mm/s。
涡流检测探头锥筒形检测端头壳1及切角2的设计，使涡流检测探头与待检测表面更加贴合，有利于狭窄空间内的检测，提高缺陷发现能力；同时，在此扫描速度下进行检测，有利于提高检测准确度，提高检测效率。
在本实施方案中，
将涡流检测探头用于带漆鱼鳞纹状焊缝的检测时，在激励线圈中通入小电压大电流的交变信号，激励线圈就会产生交变的尖端磁场12，交变的尖端磁场12通过电磁感应原理在焊缝中产生电涡流11；检测线圈接收涡流磁场反馈回来的信号，通过区分不同形式的反馈信号来实现缺陷识别。
涡流检测探头在检测过程中主要分为两方面，第一方面为检测焊缝焊道14，在涡流检测探头检测焊道14的过程中，锥形检测端头壳1与鱼鳞纹表面紧密贴合，检测时，人手握住涡流检测探头的外壳并稍微施加压力沿着焊道扫描路径13移动，扫描速度为30mm/s，当检测处信号的幅值和相位大幅度变化时即为缺陷信号；第二方面为检测焊趾15，在涡流检测探头检测焊趾15的过程中，锥形检测端头壳1的切角2与焊趾15紧密贴合，涡流检测探头微微倾斜，沿平行于焊趾15的方向扫描，扫描速度为30mm/s，同样，当检测处信号的幅值和相位大幅度变化时即为缺陷信号，焊缝和焊趾15检测完毕后整条焊缝检测完成。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，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，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种涡流检测探头，具有外壳，其特征在于：所述外壳包括检测端头壳(1)，所述检测端头壳(1)的内部包括：
激励检测组件，用于产生涡流磁场，将被测材料的缺陷转换为缺陷信号，并接收识别；
磁屏蔽壳(6)，所述激励检测组件至少部分封装在所述磁屏蔽壳(6)内。
2.根据权利要求1所述的一种涡流检测探头，其特征在于：所述激励检测组件包括：
激励单元(3)，用于产生涡流磁场；
检测单元(4)，用于接收缺陷信号并实现缺陷识别；
导磁棒(5)，所述激励单元(3)和检测单元(4)分别缠绕在所述导磁棒(5)上；
所述激励单元(3)和检测单元(4)封装在磁屏蔽壳(6)内，所述导磁棒(5)部分封装在磁屏蔽壳(6)内；
优选的，所述激励单元(3)和检测单元(4)分别为激励线圈和检测线圈。
3.根据权利要求2所述的一种涡流检测探头，其特征在于：所述检测单元(4)缠绕在导磁棒(5)的一端，靠近检测端头壳(1)的端部并与端部具有距离，所述距离为0.3～1mm，优选为0.5～0.8mm；
所述激励单元(3)缠绕在导磁棒(5)的另一端，所述激励单元(3)与检测单元(4)之间具有距离；
所述激励单元(3)与检测单元(4)的缠绕方向相同。
4.根据权利要求2或3所述的一种涡流检测探头，其特征在于：所述检测单元(4)的缠绕半径小于激励单元(3)的缠绕半径；
优选的，所述导磁棒(5)为锥形导磁棒，所述检测单元(4)缠绕在锥形导磁棒直径较小的一端，所述激励单元(3)缠绕在锥形导磁棒直径较大的一端。
5.根据权利要求2-4任一所述的一种涡流检测探头，其特征在于：所述检测单元(4)的线径小于激励单元(3)的线径；
所述检测单元(4)的缠绕匝数大于激励单元(3)的缠绕匝数。
6.根据权利要求1所述的一种涡流检测探头，其特征在于：所述检测端头壳(1)的端部设有切角(2)，所述切角(2)的角度为20～50度，优选为30～45度。
7.根据权利要求1所述的一种涡流检测探头，其特征在于：所述磁屏蔽壳(6)为抗磁性材料，设于检测端头壳(1)与激励检测组件之间；
优选的，所述检测端头壳(1)和磁屏蔽壳(6)为锥筒形结构。
8.根据权利要求1所述的一种涡流检测探头，其特征在于：所述外壳还包括：
信号端头壳(9)，设于涡流检测探头相对于检测端头壳(1)的另一端，所述信号端头壳(9)上设有信号线(10)，用于传输检测数据；
连接杆(7)，设于信号端头壳(9)与检测端头壳(1)之间，所述连接杆(7)的外表面上设有握持部(8)，用于人手握持；
优选的，所述握持部(8)为凹槽。
9.根据权利要求1或8所述的一种涡流检测探头，其特征在于：所述外壳的高度与直径的比值为10:1；
优选的，所述外壳为笔式外壳。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种涡流检测探头，其特征在于：所述涡流检测探头的扫描速度为10～50mm/s，优选为20～40mm/s。
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