CN201218805Y - 一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，包括一柔性电路板、一以铁氧体之类的材料制作而成的背垫；该柔性电路板上设有按一定的阵列方式排列的多个螺旋式印刷线圈；各印刷线圈分别设有印刷引线与外置处理电路相连接；该背垫固定或活动贴靠在柔性电路板相对于检测一面的背面，并完全覆盖于柔性电路板内的各螺旋式印刷线圈。通过在柔性电路板的背面加背垫，检测时，使各线圈单元的个体电感量得到增加。通过提高线圈单元的个体电感量，从而达到了提高探头灵敏度的目的，使阵列式柔性涡流探头能够实现对被测构件进行高灵敏度的无损检测。

Description

一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于无损检测的探头装置，特别是涉及一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置。

背景技术

无损检测NDT(nondestructive test)是对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段，通过使用NDT，能发现材料或工件内部和表面所存在的缺陷，能测量工件的几何特征和尺寸，能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。无损检测技术现已被广泛地应用于各个工业领域中，比如制造业、航天航空、石油化工等领域中。无损检测的方法有许多种，比如有涡流检测方法、射线检测方法、磁记忆检测方法、漏磁检测方法、超声检测方法等等。

涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料的构件；涡流检测是把构件(导体)接近通有交流电的线圈，由线圈建立交变磁场，该交变磁场通过构件(导体)，并与之发生电磁感应作用，在构件(导体)内建立涡流；构件(导体)中的涡流也会产生自己的磁场，涡流磁场的作用改变了原磁场的强弱，进而导致线圈电压和阻抗的改变；当构件(导体)表面或近表面出现缺陷时，将影响到涡流的强度和分布，涡流的变化又引起了检测线圈电压和阻抗的变化，根据这一变化，就可以间接地知道构件(导体)内缺陷的存在。由于在涡流检测中，是靠检测线圈来建立交变磁场，把能量传递给被检构件(导体)；同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检构件(导体)中的质量信息，所以说，检测线圈是一种换能器，是涡流检测探头的重要组成部分。

现有的阵列式柔性涡流探头，是在柔性电路板上按特定的结构类型密布有许多小线圈而构成线圈阵列，这些小线圈可以排列成一条线或一个面，工作时，采用电子学的方法按照设定的逻辑程序，对线圈阵列单元分时切换，将各线圈单元获取的涡流响应信号接入仪器的信号处理系统中去，完成一个阵列的巡回检测，阵列式涡流检测探头的一次检测过程相当于传统的单个涡流检测探头对部件受检面的反复往返步进扫描的检测过程，因此阵列式涡流检测探头对于大面积的涡流检测具有极大的优势，而采用柔性电路板来作为小线圈的载体，使各阵列线圈单元所构成的检测线或检测面为可挠的，这样，就可以将阵列式柔性涡流探头弯成与构件的被测位置相对应的形状，极大地提高了探头对不同形状构件检测的适应性，但是，由于线圈是直接制作在柔性电路板上，受工艺条件的局限，单位面积所形成的线圈匝数太少，致使线圈单元的个体电感量不足，造成了探头分辩率不高的弊端，虽然，可以通过增加柔性电路板层数的方式来使对应的单位面积范围内的线圈匝数增加，然而柔性电路板的层数增加也必然导致探头的整个厚度增加，这样，探头的可挠性程度就降低，不能满足各种形状构件的检测要求，因此，柔性电路板的层数一般要控制在一定的范围内，这样，整个探头单位面积范围内的线圈匝数就仍然太少，线圈单元的个体电感量仍然不足，致使探头的分辩率仍然不高，相比较于未采用柔性电路板来构成的阵列式涡流检测探头来说，其检测效果仍然不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，通过对现有阵列式柔性涡流探头的结构进行改良，可以提高线圈单元的个体电感量，从而达到提高探头灵敏度的目的，使阵列式柔性涡流探头能够实现对被测构件进行高灵敏度的无损检测。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，包括：

一柔性电路板，该柔性电路板上设有按一定的阵列方式排列的多个螺旋式印刷线圈；各印刷线圈分别设有印刷引线与外置处理电路相连接；

一以铁氧体之类的材料制作而成的背垫，该背垫固定或活动贴靠在柔性电路板相对于检测一面的背面，并完全覆盖于柔性电路板内的各螺旋式印刷线圈。

所述的背垫为铁氧体之类的材料制作而成的可挠性柔性板体。

所述的背垫为铁氧体之类的材料制作而成的刚性体，该刚性体具有与柔性电路板弯曲后的形状对应相配合的形状。

所述的柔性电路板上的多个螺旋式印刷线圈排列成一条线。

所述的柔性电路板上的多个螺旋式印刷线圈排列成一个面。

所述的柔性电路板上的各螺旋式印刷线圈的圈数相同。

所述的柔性电路板上的各螺旋式印刷线圈的圈数不相同。

所述的柔性电路板为单层板体结构。

所述的柔性电路板为多层板体结构。

所述的螺旋式印刷线圈的圈数为单圈或多圈。

本实用新型的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，是在柔性电路板相对于检测一面的背面垫一块由铁氧体材料制作而成的背垫，该背垫也可以由具有铁氧体类似性能的其它材料制作而成，加背垫的目的是为了提高线圈单元的个体电感量。该背垫可以为可挠性柔性板体，将该柔性背垫固定在柔性电路板的背面，柔性背垫可以随柔性电路板进行弯曲；该背垫也可以为刚性体，制成刚性体时，其刚性背垫的形状应当与柔性电路板弯曲后的形状对应相配合，比如，柔性电路板要弯曲成圆形来检测管件时，刚性背垫的形状就应当制作成圆环形，让弯曲成圆形的柔性电路板放置在刚性背垫内，因而，刚性背垫的还有一个作用是对柔性电路板的弯曲形状进行固定。柔性电路板可以为单层板体结构，也可以是多层板体结构，当采用多层板体结构时，通常采用偶数层，并且要将两相邻的柔性电路板层的螺旋式印刷线圈的螺旋方向设计为相反方向，这样才能保证上下层印刷线圈通过的电流方向为相同方向，同时，在制作工艺上，相邻层柔性电路板印刷线圈之间的相互连接采用在各相邻的柔性电路板的各印刷线圈的相连接处设有由孔金属化工艺制作而成的连接点，这样，从工艺制作角度也便于实现各层螺旋式印刷线圈之间的连接。螺旋式印刷线圈的螺旋形状通常采用圆形，但是也不排除采用方形或三角形等其它形状。各螺旋式印刷线圈的圈数可以为单圈，也可以为多圈，这取决于设计的需要。柔性电路板上的各螺旋式印刷线圈的圈数可以相同，也可以不相同。柔性电路板上的多个螺旋式印刷线圈可以排列成一条线，也可以排列成一个面，前者的设计方式使探头的检测点成线性分布，后者的设计方式使探头的检测点成面分布，而无论是前者方式还是后者方式，当柔性电路板被弯曲时，比如弯曲成弧形，则前者形式的探头的检测点就成弧线分布，而后者形式的探头的检测点就成弧形面分布。

本实用新型的有益效果是，由于采用了一柔性电路板、一以铁氧体之类的材料制作而成的背垫来作为高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，且背垫是垫在柔性电路板相对于检测一面的背面，该背垫并完全覆盖于柔性电路板内的各螺旋式印刷线圈，使得检测时，各线圈单元的个体电感量得到增加，从而达到了提高探头灵敏度的目的，使阵列式柔性涡流探头能够实现对被测构件进行高灵敏度的无损检测。

采用现有常规的阵列式柔性涡流探头对构件进行常规的涡流检测已有成熟的技术可被应用，难而由于柔性电路板制作工艺的局限，使柔性电路板上单位面积的线圈匝数太少，致使线圈单元的个体电感量不足，造成常规的阵列式柔性涡流探头的检测灵敏度较低。如何提高阵列式柔性涡流探头的检测灵敏度是人们长期以来所期望解决的问题，人们首先想到了通过增加线圈单元的个体电感量来提高阵列式柔性涡流探头的检测灵敏度，一种方案是通过增加柔性电路板的层数来增加线圈匝数，但是，柔性电路板的层数太多就会使柔性电路板的可挠性下降，不能实现所需要的弯曲度；另一种方案是设想在线圈中增加铁芯，要想在印刷电路板的印刷线圈中制作铁芯，这在制作工艺上是相当困难的；因而，长期以来无法解决该问题，而本实用新型采用了在现有的阵列式柔性涡流探头的背面垫一块由铁氧体之类的材料制作而成的背垫，既实现了提高线圈单元的个体电感量的目的，同时，在制作工艺上也是相当容易实现的，而且由于可以采用将背垫活动贴靠在常规的阵列式柔性涡流探头的背面，就不会影响柔性涡流探头的可挠性，同时使检测过程也十分简单，该探头装置解决了人们长期以来无法解决的问题，具有较好的应用前景。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置不局限于实施例。

附图说明

图1是本实用新型的高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置的构造示意图；

图2是本实用新型的柔性电路板的印刷线圈的一种阵列分布方式示意图；

图3是本实用新型的柔性电路板的印刷线圈的另一种阵列分布方式示意图；

图4是本实用新型的多层柔性电路板的各印刷线圈的连接示意图；

图5是本实用新型的印刷线圈阵列接入外置处理电路的原理框图；

图6是本实用新型的探头装置的一种使用方式示意图；

图7是本实用新型的探头装置的另一种使用方式示意图。

具体实施方式

参见附图所示，本实用新型的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，包括：

一柔性电路板1，该柔性电路板1上设有按一定的阵列方式排列的多个螺旋式印刷线圈2；各印刷线圈分别设有印刷引线20与外置处理电路相连接；

一以铁氧体材料制作而成的背垫3，该背垫3固定或活动贴靠在柔性电路板1相对于检测一面的背面，并完全覆盖于柔性电路板1内的各螺旋式印刷线圈2。

其中：

背垫3为铁氧体材料制作而成的可挠性柔性板体；当然该背垫也可为铁氧体材料制作而成的刚性体，该刚性体具有与柔性电路板弯曲后的形状对应相配合的形状；

柔性电路板1上的多个螺旋式印刷线圈2可以排列成一条线(如图2所示)，也可以排列成一个面(如图3所示)；当柔性电路板1的印刷线圈2排列成一条线时，柔性电路板1通常为条带状；

柔性电路板1上的各螺旋式印刷线圈的圈数相同，当然，柔性电路板上的各螺旋式印刷线圈的圈数也可以不相同；

柔性电路板可以采用多层板体结构(如图4所示)，当然，柔性电路板也可以为单层板体结构；

螺旋式印刷线圈2的圈数为多圈，当然也可以为单圈。

本实用新型的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，是在柔性电路板1相对于检测一面的背面垫一块由铁氧体材料制作而成的背垫3，该背垫也可以由具有铁氧体类似性能的其它材料制作而成，加背垫3的目的是为了提高线圈单元的个体电感量。

该背垫可以采用可挠性柔性板体的设计，图6即为本实用新型的探头装置的一种使用实施方式的示意图，背垫3为可挠性柔性板体，它可以随着柔性电路板的弯曲形状进行弯曲，比如用于飞机机翼的检测时，飞机机翼通常有一定的弧形，柔性电路板1可以弯曲成适配于飞机机翼的弧形形状，由于背垫3也是柔性的，因此，也可以弯曲成对应的形状贴在柔性电路板1的背面，正是由于背垫3也是柔性的，因此，背垫3可以固定在柔性电路板1的背面形成一个整体式的探头，可实现整体弯曲，也可以需要时先弯曲然后再贴靠在柔性电路板1的背面。

该背垫也可以采用刚性体的设计，图7即为本实用新型的探头装置的另一种使用实施方式的示意图，背垫3为刚性体，制成刚性体时，其刚性背垫3的形状应当与柔性电路板1弯曲后的形状对应相配合，柔性电路板1要弯曲成圆形来检测管件10时，刚性背垫3的形状就制作成圆环形，让弯曲成圆形的柔性电路板1放置在刚性背垫3内，因而，刚性背垫3的还有一个作用是可以对柔性电路板的弯曲形状进行固定。

柔性电路板可以为单层板体结构，也可以是多层板体结构，图4为本实用新型的多层柔性电路板的各印刷线圈的连接示意图；在这种多层板体结构中，通常应当采用偶数层，该实施例采用6层结构，印刷线圈21为第一层上的一个线圈单元，印刷线圈22为第二层中与第一层印刷线圈21的位置相对应的一个线圈单元，印刷线圈23为第三层中与第二层印刷线圈22的位置相对应的一个线圈单元，印刷线圈24为第四层中与第三层印刷线圈23的位置相对应的一个线圈单元，印刷线圈25为第五层中与第四层印刷线圈24的位置相对应的一个线圈单元，印刷线圈26为第六层中与第五层印刷线圈25的位置相对应的一个线圈单元。在第一层柔性电路板印刷线圈21内圈端点处设有孔金属化工艺制作而成的连接点211，当第一层与第二层相叠合时，印刷线圈21就通过连接点211与印刷线圈22相连接；在第二层柔性电路板印刷线圈22外圈端点处设有孔金属化工艺制作而成的连接点221，当第二层与第三层相叠合时，印刷线圈22就通过连接点221与印刷线圈23相连接；在第三层柔性电路板印刷线圈23内圈端点处设有孔金属化工艺制作而成的连接点231，当第三层与第四层相叠合时，印刷线圈23就通过连接点231与印刷线圈24相连接；在第四层柔性电路板印刷线圈24外圈端点处设有孔金属化工艺制作而成的连接点241，当第四层与第五层相叠合时，印刷线圈24就通过连接点241与印刷线圈25相连接；在第五层柔性电路板印刷线圈25内圈端点处设有孔金属化工艺制作而成的连接点251，当第五层与第六层相叠合时，印刷线圈25就通过连接点251与印刷线圈26相连接。当六层柔性电路板都相叠合后，第一层的印刷线圈21、第二层的印刷线圈22、第三层的印刷线圈23、第四层的印刷线圈24、第五层的印刷线圈25、第六层的印刷线圈26就串接在一起构成一个单元线圈，由于相邻的印刷线圈的螺旋方向相反，串接后，保证了电流的旋转方向相同，单元线圈的引线20则分别设在最上层印刷线圈21和最下层印刷线圈26上。这种结构，在制作工艺上，把相邻层柔性电路板印刷线圈之间的相互连接采用在各相邻的柔性电路板的各印刷线圈的相连接处设有由孔金属化工艺制作而成的连接点，这样，从工艺制作角度也便于实现各层螺旋式印刷线圈之间的连接。螺旋式印刷线圈的螺旋形状通常采用圆形，但是也不排除采用方形或三角形等其它形状。各螺旋式印刷线圈的圈数可以为单圈，也可以为多圈，这取决于设计的需要。柔性电路板上的各螺旋式印刷线圈的圈数可以相同，也可以不相同。柔性电路板上的多个螺旋式印刷线圈可以排列成一条线，也可以排列成一个面，前者的设计方式使探头的检测点成线性分布，后者的设计方式使探头的检测点成面分布，而无论是前者方式还是后者方式，当柔性电路板被弯曲时，比如弯曲成弧形，则前者的探头的检测点就成弧线分布，而后者的探头的检测点就成弧形面分布。

图5是本实用新型的印刷线圈阵列接入外置处理电路的原理框图，柔性电路板1的各印刷线圈2构成阵列线圈31，阵列线圈31中的各印刷线圈2分别与单元阵列的模拟开关阵32的各模拟开关对应相接，单元阵列的模拟开关阵32的输出接至信号采集模块33的输入，信号采集模块33的输出接至信号处理模块34的输入，信号处理模块34的输出接至计算机系统35，计算机系统35的输出接至显示器36，键盘37的输出接至计算机系统35，信号处理模块34和计算机系统35的控制信号输出接至单元阵列的模拟开关阵32。由阵列线圈31中的各印刷线圈2产生的感应信号，通过单元阵列的模拟开关阵32的模拟切换，由信号采集模块33予以采集，而后再送入信号处理模块34予以处理，最后由计算机系统35进行计算、分析，并通过显示器36显示出来。

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型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，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，其特征在于：包括：

一柔性电路板，该柔性电路板上设有按一定的阵列方式排列的多个螺旋式印刷线圈；各印刷线圈分别设有印刷引线与外置处理电路相连接；

一以铁氧体之类的材料制作而成的背垫，该背垫固定或活动贴靠在柔性电路板相对于检测一面的背面，并完全覆盖于柔性电路板内的各螺旋式印刷线圈。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，其特征在于：所述的背垫为铁氧体之类的材料制作而成的可挠性柔性板体。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，其特征在于：所述的背垫为铁氧体之类的材料制作而成的刚性体，该刚性体具有与柔性电路板弯曲后的形状对应相配合的形状。

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，其特征在于：所述的柔性电路板上的多个螺旋式印刷线圈排列成一条线。

5.根据权利要求1所述的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，其特征在于：所述的柔性电路板上的多个螺旋式印刷线圈排列成一个面。

6.根据权利要求1所述的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，其特征在于：所述的柔性电路板上的各螺旋式印刷线圈的圈数相同。

7.根据权利要求1所述的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，其特征在于：所述的柔性电路板上的各螺旋式印刷线圈的圈数不相同。

8.根据权利要求1所述的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，其特征在于：所述的柔性电路板为单层板体结构。

9.根据权利要求1所述的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，其特征在于：所述的柔性电路板为多层板体结构。

10.根据权利要求1所述的一种高灵敏度阵列式柔性涡流探头装置，所述的螺旋式印刷线圈的圈数为单圈或多圈。

Images