CN202631468U

CN202631468U - 基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置

Info

Publication number: CN202631468U
Application number: CN 201220331642
Authority: CN
Inventors: 李安阳; 尹武良
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-07-10

Abstract

本实用新型涉及一种基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，用于探测待检测金属板的表面情况，该探测装置包含：传感器阵列，与所述传感器阵列通过电路连接的数据采集仪和激励电路，与所述数据采集仪通过电路连接的上位计算机；其中，所述传感器阵列包含激励线圈，以及若干个均匀分布在所述激励线圈周围的检测线圈；所述待检测金属板放置在所述传感器阵列下方，且每个检测线圈与所述待检测金属板之间高度间距相同。本实用新型中，保证探测装置和待测金属板无接触、无损坏，并且能方便、快速、准确地探测出金属表面伤痕，成本低廉，适用范围广。

Description

基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置

技术领域

本实用新型涉及一种金属表面伤痕探测装置，尤其是指一种基于矩形铁芯传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，属于电磁传感技术领域。

背景技术

随着现代工业的发展，对于金属材料生产过程的控制要求及精度也越来越高，因此对金属材料的薄厚、表面缺陷伤痕、冶金状态及导电导磁性能的探测技术的成功开发是决定金属材料准确快速检测的前提条件。

在已有的技术研究中，EIT（电阻抗成像）、ECT（发射单光子计算机断层扫描仪成像）、或ERT（电阻层析成像）等各种现有的电学层析成像技术，都无法实现对金属表面的非接触无创检测。而采用EMT（电磁层析成像）技术的检测装置则控制方法复杂，且设备造价昂贵，用于对金属表面伤痕进行探测成本较高，无法达到经济效益。

因此，需要提供一种能够对金属表面伤痕实现非接触、无创检测，且检测方便、准确的探测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，保证探测装置和待测金属板无接触、无损坏，并且能方便、快速、准确地探测出金属表面伤痕，成本低廉，适用范围广。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，用于探测待检测金属板的表面情况，该探测装置包含：传感器阵列，与所述传感器阵列通过电路连接的数据采集仪和激励电路，与所述数据采集仪通过电路连接的上位计算机；其中，所述传感器阵列包含激励线圈，以及若干个均匀分布在所述激励线圈周围的检测线圈；所述待检测金属板放置在所述传感器阵列下方，且每个检测线圈与所述待检测金属板之间高度间距相同。

所述传感器阵列为矩形铁芯传感器阵列，所述的激励线圈绕制在中间铁芯上；所述的若干检测线圈均匀绕制在位于激励线圈周围的矩形铁芯上。

所述的若干检测线圈的线圈绕线直径、绕制匝数、绕制方式和绕制密度均彼此相同。

所述检测线圈的线圈绕线直径为0.1mm～10mm；绕制匝数为3～200。

所述激励电路与所述激励线圈的接线端通过电路连接，对该激励线圈施加激励信号，使激励线圈通过待检测金属板在每个检测线圈上形成互感检测信号。

所述数据采集仪通过接口分别与每个检测线圈的接线端通过电路连接，接收在每个检测线圈上形成的互感检测信号，并将其传输至上位计算机中。

所述上位计算机接收每个检测线圈与激励线圈之间通过待检测金属板产生的互感检测信号，并与预先存储在该上位计算机中的互感标定信号进行对比，通过互感值的变化判断待检测金属板表面是否存在伤痕。

本实用新型所提供的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，结构简单，实用方便，检测方法简单快速，极具可行性，适用范围广。并且，本实用新型能够实现在不与待测金属板发生任何接触、并不对其造成任何损坏的前提下，仅通过直接检测位于传感器阵列下方的待测金属板与标定金属板之间的电感变化，即可快速方便的判断出金属板表面是否存在裂纹、杂物等伤痕，准确提供待测金属板表面情况。

附图说明

图1为本实用新型中基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置的结构示意图；

图2为本实用新型中传感器阵列的结构分布示意图。

具体实施方式

以下结合图1～图2，详细说明本实用新型的一个优选实施例。

如图1所示，为本实用新型所提供的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置的结构示意图。该探测装置包含：传感器阵列，与所述传感器阵列通过电路连接的数据采集仪40和激励电路60，与所述数据采集仪40通过电路连接的上位计算机50；其中，所述传感器阵列包含激励线圈20，以及若干个均匀分布在所述激励线圈20周围的检测线圈10。

所述传感器阵列为矩形铁芯传感器阵列，所述的激励线圈20绕制在中间铁芯上，其接线端与所述激励电路60连接；所述的若干检测线圈10均匀绕制在位于激励线圈20周围的矩形铁芯上，该每个检测线圈10的接线端通过接口30与所述数据采集仪40连接。

如图2所示，在本实用新型的一个优选实施例中，所述传感器阵列包含六个均匀绕制在位于激励线圈20周围的矩形铁芯上的检测线圈10。图2中分别显示在六个检测线圈10上的数字“1,2,3,4,5,6”是对该六个检测线圈10的编号，以便于显示本实施例中检测线圈10的数量。

所述的六个检测线圈10的线圈绕线直径、绕制匝数、绕制方式和绕制密度均彼此相同。在本实用新型的一个优选实施例中，所述检测线圈10的线圈绕线直径为0.1mm～10mm；绕制匝数为3～200。

所述激励电路60对所述激励线圈20施加激励信号，使激励线圈20能通过放置在传感器阵列下方的待检测金属板，与每个检测线圈10之间产生互感值，并在每个检测线圈10上形成互感检测信号。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述激励电路60采用的是数字频率合成器（DDS），其向所述激励线圈20施加的激励信号是由数字频率合成器以数控振荡器的方式产生频率、相位可控制的交流正弦信号。

所述数据采集仪40通过接口30分别接收在每个检测线圈10上形成的互感检测信号，并将该些互感检测信号传输至上位计算机50中。在本实用新型的一个优选实施例中，所述接口30采用USB接口；所述数据采集仪40采用的是多级增益放大电路，其能优化互感检测信号的提取质量，提高信噪比。

所述上位计算机50接收每个检测线圈10与激励线圈20之间因待检测金属板而产生的互感检测信号，并与预先存储在该上位计算机50中的互感标定信号进行对比，通过在上述两种情况下的互感值的变化判断待检测金属板表面是否存在裂纹、杂物等伤痕，并通过图像重建显示金属板表面伤痕。

本实用新型所提供的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，其在实际使用过程中，具体检测方法如下所述。

步骤1、对于表面确定无伤痕的标定金属板，利用本实用新型的探测装置对其进行标定检测；具体包含以下步骤：

步骤1.1、将标定金属板放置在传感器阵列下方，并调整所述的六个检测线圈10，使每个检测线圈10距离其下方的标定金属板高度相同；

步骤1.2、使用激励电路60对激励线圈20施加激励信号，并使用数据采集仪40分别接收各个检测线圈10通过标定金属板与所述激励线圈20之间所产生的互感检测信号；

步骤1.3、所述数据采集仪40将上述检测接收到的互感检测信号传输至上位计算机3中，作为标定值。

步骤2、对于表面待检测的金属板，利用本实用新型的探测装置对其进行实时检测；其具体操作方法和步骤1中所述的操作方法相同，具体包含以下步骤：

步骤2.1、将待检测金属板放置在传感器阵列下方，并调整所述的六个检测线圈10，使每个检测线圈10距离其下方的待检测金属板高度相同；

步骤2.2、使用激励电路60对激励线圈20施加激励信号，并使用数据采集仪40分别接收各个检测线圈10通过待检测金属板与所述激励线圈20之间所产生的互感检测信号；

步骤2.3、所述数据采集仪40将上述检测接收到的互感检测信号传输至上位计算机3中，作为测量值。

步骤3、上位计算机3通过标定值与测量值之间的互感值的变化，判断待检测金属板表面是否存在裂纹、杂物等伤痕，并通过图像重建显示金属板表面伤痕。

综上所述，本实用新型所提供的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，与现有技术中的成像检测技术相比，其检测装置结构简单，实用方便，检测方法简单快速，极具可行性，适用范围广。并且，本实用新型能够实现在不与检测目标（金属板表面）发生任何接触、并不对检测目标（金属板表面）造成任何损坏的前提下，仅通过直接检测位于传感器阵列下方的检测目标与标定目标的电感变化，即可快速方便的判断出金属板表面是否存在裂纹、杂物等伤痕，准确提供待测金属板表面情况。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，用于探测待检测金属板的表面情况，该探测装置包含：

传感器阵列，与所述传感器阵列通过电路连接的数据采集仪（40）和激励电路（60），与所述数据采集仪（40）通过电路连接的上位计算机（50）；

所述传感器阵列包含激励线圈（20），以及若干个均匀分布在所述激励线圈（20）周围的检测线圈（10）；

所述待检测金属板放置在所述传感器阵列下方，且每个检测线圈（10）与所述待检测金属板之间高度间距相同。

2.如权利要求1所述的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，其特征在于，所述传感器阵列为矩形铁芯传感器阵列，所述的激励线圈（20）绕制在中间铁芯上；所述的若干检测线圈（10）均匀绕制在位于激励线圈（20）周围的矩形铁芯上。

3.如权利要求2所述的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，其特征在于，所述的若干检测线圈（10）的线圈绕线直径、绕制匝数、绕制方式和绕制密度均彼此相同。

4.如权利要求3所述的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，其特征在于，所述检测线圈（10）的线圈绕线直径为0.1mm～10mm；绕制匝数为3～200。

5.如权利要求2所述的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，其特征在于，所述激励电路（60）与所述激励线圈（20）的接线端通过电路连接，对该激励线圈（20）施加激励信号，使激励线圈（20）通过待检测金属板在每个检测线圈（10）上形成互感检测信号。

6.如权利要求5所述的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，其特征在于，所述数据采集仪（40）通过接口（30）分别与每个检测线圈（10）的接线端通过电路连接，接收在每个检测线圈（10）上形成的互感检测信号，并将其传输至上位计算机（50）中。

7.如权利要求6所述的基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，其特征在于，所述上位计算机（50）接收每个检测线圈（10）与激励线圈（20）之间通过待检测金属板产生的互感检测信号，并与预先存储在该上位计算机（50）中的互感标定信号进行对比，通过互感值的变化判断待检测金属板表面是否存在伤痕。