CN204882460U - 基于多层组合式激励线圈的脉冲涡流检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于多层组合式激励线圈的脉冲涡流无损检测系统，主要是针对常规所绕制的激励线圈的不足和便于改变激励线圈大小，使得常规的脉冲涡流检测手段更加丰富。本实用新型依靠不同直径的线圈筒依次套入管径较大的管中而形成紧密配合的组合式激励线圈来简化常规绕制线圈的繁琐与优化线圈结构参数的问题，从而为获得更为精确的脉冲涡流检测结果和研究的手段变得多样化。本实用新型主要包含了方波发生器、功率放大器、霍尔传感器、低通滤波器、信号调理模块、信号采集模块和多层组合式激励线圈检测探头等部分。

Description

基于多层组合式激励线圈的脉冲涡流检测系统

技术领域：本实验新型通过对常规激励线圈探头进行了改进，并在脉冲涡流检测系统中实现了采集信号方式的多样化，该实用新型涉及了无损检测及测试技术领域。

背景技术：无损检测技术(NDT)是在不损伤被检测对象的条件下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、形状、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价。无损检测技术主要包含了射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测这五种检测方法，而脉冲涡流检测技术作为无损检测中涡流检测中的一个分支，具有其特有的优势，主要包含了无需耦合剂、频谱丰富、响应速度快、渗透深度强等优点。在脉冲涡流技术的发展过程中，其探头、传感器、信号处理技术和采集方式在进行着不断的变革和改进。其中探头作为检测系统的触发端，其绕制精度和结构对检测效果的影响至关重要，因此，有必要设计足够精度的探头来进行检测。

发明内容：本实用新型主要是针对常规所绕制检测探头精度不足和结构单一的问题，设计了单层式线圈和把单层线圈进行组合的多层式线圈。该组合式多层线圈不仅能解决常规探头绕制精度的问题而且实现了可自由配置线圈层数和避免了线材浪费的优点。

一种基于多层组合式激励线圈的脉冲涡流无损检测系统，其特征在于：

包括了线圈进线孔(1、2)和(4)、出线孔(3)、线圈筒(5、6、7)、试件(8)、缺陷(9)、多层激励线圈(10)以及霍尔传感器(11)；

导线从进线孔(1)进线后再经过进线孔(2)来固定导线，在线圈筒(5)绕制多匝线圈后从出线孔(3)出线，从出线孔(3)出去的线进入到线圈筒(6)的进行孔(4)，这样就完成了一个绕线循环，依次将线圈筒(7)嵌套入线圈筒(6)，线圈筒(6)嵌套入线圈筒(5)，这样就构成了多层激励线圈(10)，多层激励线圈(10)处于试件(8)上的缺陷(9)的正上方，霍尔传感器(11)置于多层激励线圈(10)内部。

本发明的主要技术特点有：

(1)本发明的每个线圈只绕制一层，每匝线圈紧密排布。

(2)每个单层线圈筒上下两端有圆形挡圈，分别有两个进线孔和一个出线孔。(3)两个进线孔沿圆周方向布置且中心间距为5mm，从出线孔的线从筒内侧进出。

(4)采用了一种多层嵌套式的线圈进行激励的方法，可自由选择激励线圈的层数，丰富的对试件的检测方法。

(5)相比传统的圆柱型线圈，多层组合式线圈具有更高的精度，从而使得线圈的形状更加接近于圆柱形。

附图说明：

图1为多层组合式线圈结构原理图

图2为脉冲涡流检测系统流程图

图3为信号发生电路图

图4为功率放大电路图

图5为信号调理电路图

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明。

首先进行激励线圈的绕制，制作带有挡圈的不同内径的线圈筒，对线圈筒进行打孔的工作，在一个筒上分别打两个进线孔和一个出线孔，绕制不同内径的单层式线圈。如图1所示的多层组合式激励线圈原理图，从进线孔1和2进线，线圈紧密排布，从出线孔3出线到筒内部，把从出线孔3的线与进线孔4的线相连，把筒6嵌套入筒5，把筒6出线孔的线与筒7进线孔的线相连，把筒7套入筒6中，各个筒之间紧密配合，形成多层组合式线圈。搭建如图2所示的实验平台，调节直流电源的电压输入到方波发生电路，产生频率可调的方波，通过功率放大器把微弱的脉冲信号进行放大，放大后的信号经过绕制的多层激励线圈10，激励线圈10本身会产生一次磁场；当一次磁场进入试件8时，试件8内部涡流产生的二次磁场和一次磁场发生耦合，当遇到缺陷9时，涡流密度和分布发生改变，导致耦合的磁场发生变化，通过霍尔传感器11来检测到这种变化量。霍尔传感器11获取的信号经过低通滤波器和信号调理电路的处理，由示波器显示检测信号的波形，另一方面检测信号经过数据采集卡进入到计算机进行进一步的处理和分析工作。

信号从产生到调理的具体过程为：

首先是信号的发生部分，本系统拟采用如图3所示的At89s51单片机为主要芯片组成频率可调的信号发生模块，该单片机具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，实验时可以通过改变单片机的程序，改变方波的频率。信号发生后还比较微弱，选用了LM1875功率放大器对信号进行放大，其具有高增益、输出电压范围宽、宽带宽、高转换速率和过载、高温、饱和保护等优点，如图4所示。其中R4用于调节放大器的放大倍数，R1、R2、C1组成高通滤波电路，对发出的激励信号进行滤波，滤除信号中的直流部分。霍尔传感器获取的信号需要应该放大方可进行分析与研究，本系统选用的是AD620仪用放大器作为核心运算放大芯片，AD620是一款低功耗高精度的通用仪表放大器，其具有放大范围大、高共模抑制比和使用方便等优点，电容C12和电阻R14、R15组成的高通滤波电路主要是用来滤除信号中的直流分量。滑动变阻器R12是用来设置放大器增益。

Claims (1)

1.一种基于多层组合式激励线圈的脉冲涡流无损检测系统，其特征在于：

包括了线圈进线孔(1、2)和(4)、出线孔(3)、线圈筒(5、6、7)、试件(8)、缺陷(9)、多层激励线圈(10)以及霍尔传感器(11)；

导线从进线孔(1)进线后再经过进线孔(2)来固定导线，在线圈筒(5)绕制多匝线圈后从出线孔(3)出线，从出线孔(3)出去的线进入到线圈筒(6)的进行孔(4)，这样就完成了一个绕线循环，依次将线圈筒(7)嵌套入线圈筒(6)，线圈筒(6)嵌套入线圈筒(5)，这样就构成了多层激励线圈(10)，多层激励线圈(10)处于试件(8)上的缺陷(9)的正上方，霍尔传感器(11)置于多层激励线圈(10)内部。