CN117347472A - 一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法及传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无损检测领域，特别是一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，采用锥台形骨架的涡流检测传感器对不同孔径大小的螺栓孔进行检测，锥台形骨架从上到下圈口逐渐减小，将线圈绕组呈放射状绕设在锥台形骨架上，若干线圈绕组沿着锥台形骨架的周向等距设置；检测时，将涡流检测传感器放置在待检的螺栓孔上，微动旋转，使线圈绕组扫查覆盖检测区域并获取待检的螺栓孔边缘的裂纹情况。本发明解决了检测不同孔径大小的待检孔位时需要频繁更换探头、调试参数的问题，实现了在一定范围内可不考虑变径问题，通过微旋即对周向裂纹进行检测。结构简单、适配性强、便于操作，环形阵列的线圈排布方式可以形成的多种检测方式，提高检测灵活性。

Description

一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法及传感器

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法及传感器。

背景技术

现代工业装备中，存在大量的螺栓孔，例如一架飞机上，就存在有很多种孔径的螺栓孔，为了安全起见，必须定期或视情况对其进行探伤，作为五大常规无损检测方法之一，涡流法由于无需耦合剂、无污染、使用简单、快捷，因此大量用于检测此类工件。对于飞机而言，存在多规格的螺栓孔，这就使得检测人员要不断更换相应尺寸的传感器，同时，也必须调整仪器参数，现场应用甚是麻烦。

基于上述问题，本发明在现有技术的基础上，研究一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法及涡流检测传感器。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法及涡流检测传感器，本发明是这样实现的：

一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，是用一个锥台形状的涡流检测传感器伸入待测的螺栓孔中，且该锥台形状的涡流检测传感器沿着锥面设有至少一组线圈绕组，以利用涡流检测传感器的锥面与不同孔径大小的螺栓孔的对应适配，从而获取待测的螺栓孔边缘的裂纹信号。进一步的，所采用的涡流检测传感器设有多组线圈绕组，所述多组线圈绕组沿着锥面呈阵列分布，以实现涡流检测传感器旋转小角度排查。

进一步的，是采用锥台形骨架的涡流检测传感器对不同孔径大小的螺栓孔进行检测，其中，所述锥台形骨架从上到下圈口逐渐减小，所述涡流检测传感器是将线圈绕组呈放射状绕设在锥台形骨架上，若干线圈绕组沿着所述锥台形骨架的周向等距设置；检测时，将涡流检测传感器放置在待检的螺栓孔上，旋转固定角度，使线圈绕组扫查覆盖检测区域获取待检的螺栓孔边缘的裂纹情况。

进一步的，其具体步骤如下：

S1:涡流检测传感器的设计：根据实际工况设置线圈绕组的组数，将线圈绕组等距设置在锥台状的骨架上，相邻的线圈绕组之间形成弧度角，对线圈绕组对应进行编号，每个线圈绕组对应一段检测区域；

S2：涡流检测传感器的放置：检测时，将锥台结构的涡流检测传感器圈口较小的一端朝下放置，垂直插设在待检的螺栓孔内；

S3：实际检测：顺时针或逆时针旋转涡流检测传感器，转动的角度为两个线圈绕组之间形成的弧度角，旋转时，若干线圈绕组同步扫查，扫查的区域覆盖待检螺栓孔的边缘的全部待检区域；

S4：数据获取与分析：获取每个线圈绕组的涡流检测信号，分析对应检测区域的裂纹情况，对螺栓孔边缘的裂纹情况进行定位、定量评估。

进一步的，所述S1步骤的涡流检测传感器的设计中，所述线圈绕组均为检测线圈或所述线圈绕组为检测线圈和激励线圈交叉设置。

进一步的，当所述线圈绕组均为检测线圈时，所述S3步骤的实际检测中，采用单组线圈绕组检测的方式，形成绝对式检测。

进一步的，当所述线圈绕组为检测线圈和激励线圈交叉设置，所述S3步骤的实际检测中，相邻的两组线圈绕组互相配合，形成差分式检测，检测时，转动的角度为两个弧度角；或，相邻的三组线圈绕组互相配合，形成两端形成激励信号中间进行检测的结构或两端进行检测中间形成激励信号的结构，形成D-P式检测，检测时，转动的角度为两个弧度角。

进一步的，在所述S3步骤的实际检测之前，还可以进行预检测，预先测定待检的螺栓孔的孔径，确定其对应到锥台结构的涡流检测传感器的圈口位置，测算检测路径。

本发明还公开了一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测传感器，采用上述检测方法进行检测，包括外壳，骨架以及绕设在骨架上的线圈绕组，其特征在于，所述骨架为锥台形骨架，所述线圈绕组呈放射状绕设在所述锥台形骨架上，若干线圈绕组沿所述锥台形骨架的周向等距设置。

进一步的，所述锥台形骨架的中部镂空，且设置有圆柱形的芯片容置槽，所述芯片容置槽用于放置电路元器件。

进一步的，所述锥台形骨架和所述芯片容置槽之间设置有若干连接翅片，所述连接翅片将所述锥台形骨架和所述芯片容置槽之间形成若干散热空腔；

所述连接翅片和所述线圈绕组交错设置，相邻的两个线圈绕组之间设置一个连接翅片。

进一步的，所述芯片容置槽的侧壁上开设有接线孔，所述接线孔用于将线圈绕组的引线接入芯片容置槽，所述接线孔设置在与所述线圈绕组相对的位置上。

与现有的相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

一、本发明采用锥台状的线圈骨架，并以特殊的绕线方式形成如伞状的阵列涡流线圈，形成新型传感器，可以适应不同孔径的螺栓孔的检测，可以对孔端部的裂纹进行有效的检测，与常规检测方法相比，在检测时，无需频繁插拔更换检测传感器，以及反复调整检测参数，提高了检测效率，同时提高配套检测元件的使用寿命。

二、本发明通过将所述线圈绕组呈放射状绕设在所述锥台形骨架上，若干线圈绕组沿所述锥台形骨架的周向等距设置，对周向裂纹的检测，仅需微动旋转特点角度即可完成，在特殊、复杂的工况下，如检测空间窄小的情况下，极大的降低检测难度。

三、本发明通过采用锥台状的线圈骨架以及反射性绕线方式形成的阵列涡流传感器，在锥台状骨架的圈口范围内可以不考虑变径问题，结构简单、适配性强、便于操作，环形阵列的线圈排布方式可以形成包括绝对式检测、差分式检测、D-P式检测的多种检测方式，提高检测灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明例或现有技术中的技术方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。

图1为常规的采用专用螺栓孔涡流检测传感器的检测示意图。

图2为采用本方法及涡流检测传感器的检测示意图。

图3为本发明公开涡流检测传感器的结构分解图。

图4为本发明的锥台形骨架及绕线结构的示意图。

图5为图4另一个视角下的示意图。

图6为本发明的检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法的流程图

图中：

10-试块；

20-专用螺栓孔涡流检测传感器；

30-涡流检测传感器，31-上壳体、32-下壳体，33-锥台形骨架，34-芯片容置槽，341-接线孔，35-上盖，36-连接翅片，37-散热空腔，38-线圈绕组,39-检测引线。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如附图所示，图1是螺栓孔涡流检测标准试块10和专用螺栓孔涡流检测传感器20的简要示意图，因为涡流法是当量比较法，固一般试块上同一种孔径需制作一个或数个人工裂纹，便以检测时与自然裂纹作比较；且裂纹通常出现在孔的端部，常规的检测一般专用螺栓孔涡流检测传感器20，它需要根据孔径大小制作，并形成系列化，常规的需要更换探头，调整参数，影响检测效率，传统的涡流检测传感器需要将其转动一圈才能完成检测，在特殊工况下常常难以完成。基于此，本发明在现有技术的基础上进行改进，力求发明一种能高效、准确的对不同螺栓孔径表面的裂纹进行检测的方法。本方法是用一个锥台形状的涡流检测传感器伸入待测的螺栓孔中，且该锥台形状的涡流检测传感器沿着锥面设有至少一组线圈绕组，以利用涡流检测传感器的锥面与不同孔径大小的螺栓孔的对应适配，从而获取待测的螺栓孔边缘的裂纹信号。进一步的，所采用的涡流检测传感器设有多组线圈绕组，所述多组线圈绕组沿着锥面呈阵列分布，以实现涡流检测传感器旋转小角度排查。

本发明具体实施方式如下：

参考附图2，本发明公开了一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，是采用锥台形骨架33的涡流检测传感器30对不同孔径大小的螺栓孔进行检测，其中，所述锥台形骨架33从上到下圈口逐渐减小，所述涡流检测传感器30是将线圈绕组38呈放射状绕设在锥台形骨架33上，若干线圈绕组38沿着所述锥台形骨架33的周向等距设置；检测时，将涡流检测传感器30放置在待检的螺栓孔上，旋转固定角度，使线圈绕组38扫查覆盖检测区域获取待检的螺栓孔边缘的裂纹情况。进一步的，其具体步骤如下：

S1:涡流检测传感器30的设计：根据实际工况设置线圈绕组38的组数，如检测空间窄小不便于操作的情况下或待检孔位较多需要快速检测的情况下，可以适当增加线圈绕组的组数，减小线圈绕组之间的距离，减小检测时旋转的角度，同时线圈绕组之间的距离也不宜过密，避免线圈之间相互干涉。线圈绕组38呈放射状绕设在骨架上，若干线圈绕组38等距设置在锥台形骨架33上，相邻的线圈绕组之间形成弧度角，对线圈绕组对应进行编号，每个线圈绕组对应一段检测区域；

S2：涡流检测传感器30的放置：检测时，将带有锥台形骨架33的涡流检测传感器30的圈口较小的一端朝下放置，垂直插设在待检的螺栓孔内；

检测的孔径大小不一样，对应的锥台形骨架33的检测位置不同，当检测孔径较大的孔位时，对应的检测点位为锥台形骨架33上靠近圈口口径较大的一端；当检测孔径较小的孔位时，对应的检测点位为锥台形骨架33上靠近圈口口径较小的一端。

S3：实际检测：顺时针或逆时针旋转涡流检测传感器30，转动的角度为两个线圈绕组38之间形成的弧度角，旋转时，若干线圈绕组38同步扫查，扫查的区域覆盖待检螺栓孔的边缘的全部待检区域；

S4：数据获取与分析：获取每个线圈绕组38的涡流检测信号，分析对应检测区域的裂纹情况，通过对应线圈绕组38的编号可以对螺栓孔边缘的裂纹情况进行定位、定量评估，有效检出裂纹的位置和数量。

进一步的，所述S1步骤的涡流检测传感器的设计中，所述线圈绕组38均为检测线圈，或所述线圈绕组为检测线圈和激励线圈交叉设置。

进一步的，当所述线圈绕组38均为检测线圈时，所述S3步骤的实际检测中，采用单组线圈绕组38检测的方式，形成绝对式检测。

进一步的，当所述线圈绕组38为检测线圈和激励线圈交叉设置，所述S3步骤的实际检测中，相邻的两组线圈绕组38互相配合，形成差分式检测，检测时，转动的角度为两个弧度角；或，相邻的三组线圈绕组38互相配合，形成两端提供激励信号中间进行检测的结构或两端进行检测中间形成激励信号的结构，形成D-P式检测，检测时，至少转动两个弧度角。

本发明在锥台状骨架的圈口范围内可以不考虑变径问题，结构简单、适配性强、且便于操作；环形阵列的线圈排布方式可以形成包括绝对式检测、差分式检测、D-P式检测的多种检测方式，适应多种工况，可灵活选用检测方式。

进一步的，在所述S3步骤的实际检测之前，还可以进行预检测，预先测定待检的螺栓孔的孔径，对无缺陷和有缺陷的情况进模拟，校正检测传感器的参数；确定其对应到锥台形骨架的圈口的位置，通过旋转角度测算不同圈口对应的检测弧度，测算检测路径。

参考附图3-5所示，本发明还公开了一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测传感器，采用上述检测方法进行检测，包括外壳，骨架以及绕设在骨架上的线圈绕组，本实施例中，所述外壳包括上壳体31和下壳体32，上壳体31与锥台形骨架33适配，下壳体32为盖状，本实施例中采用耐磨非导电导磁材料，对线圈绕组38进行保护，提高涡流检测传感器30的使用寿命，在其他实施例中，外壳也可以为保护膜等结构，满足线圈保护作用即可。

所述骨架为锥台形骨架33，所述线圈绕组38呈放射状绕设在所述锥台形骨架33上，若干线圈绕组38沿所述锥台形骨架33的周向等距设置。采用先进阵列线圈技术，检测时，操作人员只需轻微旋转一个小角度，便可完成检测过程，即实现一个线圈宽度完整扫查经过裂纹位置。

进一步的，所述锥台形骨架33的中部镂空，且设置有圆柱形的芯片容置槽34，在其他实施例中，芯片容置槽34也可以为其他形状，满足芯片放置及包含作用即可，本实施中设置圆柱形槽使整体结构更协调，排布合理，所述芯片容置槽用于放置电路元器件，对电路元器件进行保护。本实施例中，所述芯片容置槽34的开口处还设置有上盖35，上盖35的中心位置设置有与检测引线39对应的插线口，使插拔更加方便。

进一步的，所述锥台形骨架33和所述芯片容置槽34之间设置有若干连接翅片36，所述连接翅片36将所述锥台形骨架33和所述芯片容置槽34之间形成若干散热空腔37；所述连接翅片37和所述线圈绕组38交错设置，即相邻的两个线圈绕组38之间设置一个连接翅片37。连接翅片37将锥台形骨架33和芯片容置槽34连成一体，且具有屏蔽隔离作用，避免相邻的两个线圈绕组38之间的检测信号相互干涉或者线圈绕组连接过密造成磁饱和，在本实施例中，所述锥台形骨架33、连接翅片36以及芯片容置槽34通过注塑或3D打印等方式一体成型。

进一步的，所述芯片容置槽34的侧壁上开设有接线孔341，所述接线孔341用于将线圈绕组38的引线接入芯片容置槽34，所述接线孔341设置在与所述线圈绕组38对应的位置上，即设置在两个连接翅,36之间，此外，线圈之间可以采用耐磨非导电导磁材料，提高该种传感器的使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，其特征在于，是用一个锥台形状的涡流检测传感器伸入待测的螺栓孔中，且该锥台形状的涡流检测传感器沿着锥面设有至少一组线圈绕组，以利用涡流检测传感器的锥面与不同孔径大小的螺栓孔的对应适配，从而获取待测的螺栓孔边缘的裂纹信号。

2.根据权利要求1所述的一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，其特征在于，所采用的涡流检测传感器设有多组线圈绕组，所述多组线圈绕组沿着锥面呈阵列分布，以实现涡流检测传感器旋转小角度排查。

3.根据权利要求2所述的一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，其特征在于，是采用锥台形骨架的涡流检测传感器对不同孔径大小的螺栓孔进行检测，其中，所述锥台形骨架从上到下圈口逐渐减小，所述涡流检测传感器是将线圈绕组呈放射状绕设在锥台形骨架上，若干线圈绕组沿着所述锥台形骨架的周向等距设置；检测时，将涡流检测传感器放置在待检的螺栓孔上，旋转固定角度，使线圈绕组扫查覆盖检测区域获取待检的螺栓孔边缘的裂纹情况。

4.根据权利要求3所述的一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1:涡流检测传感器的设计：根据实际工况设置线圈绕组的组数，将线圈绕组等距设置在锥台形骨架上，相邻的线圈绕组之间形成弧度角，对线圈绕组对应进行编号，每个线圈绕组对应一段检测区域；

S2：涡流检测传感器的放置：检测时，将带有锥台形骨架的涡流检测传感器的圈口较小的一端朝下放置，垂直插设在待检的螺栓孔内；

S3：实际检测：顺时针或逆时针旋转涡流检测传感器，转动的角度为两个线圈绕组之间形成的弧度角，旋转时，若干线圈绕组同步扫查，扫查的区域覆盖待检螺栓孔的边缘的全部待检区域；

S4：数据获取与分析：获取每个线圈绕组的涡流检测信号，分析对应检测区域的裂纹情况，对螺栓孔边缘的裂纹情况进行定位、定量评估。

5.根据权利要求4所述的一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，其特征在于，所述S1步骤的涡流检测传感器的设计中，所述线圈绕组均为检测线圈或所述线圈绕组为检测线圈和激励线圈交叉设置。

6.根据权利要求5所述的一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，其特征在于，当所述线圈绕组均为检测线圈时，所述S3步骤的实际检测中，采用单组线圈绕组检测的方式，形成绝对式检测。

7.根据权利要求5所述的一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测方法，其特征在于，当所述线圈绕组为检测线圈和激励线圈交叉设置，所述S3步骤的实际检测中，相邻的两组线圈绕组互相配合，形成差分式检测，检测时，转动的角度为两个弧度角；或，

相邻的三组线圈绕组互相配合，两端形成激励信号、中间进行检测的结构，或是，两端进行检测、中间形成激励信号的结构，形成D-P式检测，检测时，转动的角度为两个弧度角。

8.一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测传感器，包括外壳，骨架以及绕设在骨架上的线圈绕组，其特征在于，所述骨架为锥台形骨架，所述线圈绕组呈放射状绕设在所锥台形骨架上，若干线圈绕组沿所述锥台形骨架的周向等距设置。

9.根据权利要求8所述的一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测传感器，其特征在于，所述锥台形骨架的中部镂空，且设置有圆柱形的芯片容置槽，所述芯片容置槽用于放置电路元器件；

所述锥台形骨架和所述芯片容置槽之间设置有若干连接翅片，所述连接翅片将所述锥台形骨架和所述芯片容置槽之间形成若干散热空腔；

所述连接翅片和所述线圈绕组交错设置，相邻的两个线圈绕组之间设置一个连接翅片。

10.根据权利要求9所述的一种检测不同螺栓孔径表面裂纹的涡流检测传感器，其特征在于，所述芯片容置槽的侧壁上开设有接线孔，所述接线孔用于将线圈绕组的引线接入芯片容置槽，所述接线孔设置在与所述线圈绕组相对的位置上。