CN219369646U - 拼接式阵列探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的拼接式阵列探头，包括：第一电路板模块，包括相对设置的第一电路板和第二电路板；第二电路板模块，包括第三电路板和第四电路板，第三电路板和第四电路板拼接成一个圆形电路板；沿圆形电路板的圆周装设若干磁阻传感器，形成环形阵列探头；柔性电路板模块，包括第一柔性电路板和第二柔性电路板，第一柔性电路板连接于第一电路板和第三电路板之间，第二柔性电路板连接于第二电路板和第四电路板之间。本实用新型探头由两个半圆形电路板拼接合成一个圆形电路板，并沿圆形电路板的圆周装设若干磁阻传感器，形成环形阵列探头，从而可以获得高分辨率的磁场图像并快速准确地检测和定位小管径圆管中存在的缺陷。

Description

拼接式阵列探头

技术领域

本实用新型涉及检测设备技术领域，特别是涉及一种拼接式阵列探头。

背景技术

核电站堆芯中子通量管是核反应堆的重要组成部分，用于放置堆芯中子通量探测器，以探测堆芯的中子通量分布、堆芯功率畸变，并积累燃烧数据。由于反应堆中流致振动造成的磨损，可能在指套管上产生缺陷，威胁核电运行安全，因此有必要对指套管进行周期性检测。涡流检测是探测和表征管壁缺陷的一种有效方法。指套管内径只有5mm，现有检测方法采用轴绕探头(bobbin probe)对中子通量管进行检测。但是轴绕探头在每个扫描位置点输出一个数据，完成一根管子的扫描后只能获得一维线数据，而不能够对检测对象成像，因此难以量化缺陷的轴向位置和尺寸，也不能区分位置临近的多个缺陷。

为了能够定位和量化缺陷的尺寸，需要研制可以生成图像的探头。旋转探头是一种可用于圆管样品成像检测的探头，旋转探头在电机的带动下，在圆管样品中螺旋扫描，从而获取检测图像。旋转探头成像分辨率高，检测灵敏度好。但由于需要在圆管样品中旋转，检测速度慢，且探头易磨损。而且旋转探头需要电机旋转结构，截止目前，能用于内径5mm左右的小管径样品检测的旋转探头还未见报道。阵列探头一般由多个线圈或传感器规则排列组成，可在电子开关的控制下，快速扫描成像。但是，研制小管径阵列探头的难度很高。传统的阵列探头多采用感应线圈激发和接收信号，其中线圈尺寸不能太小(直径一般大于2mm)，因为感应信号和线圈面积和匝数成正比，如果线圈尺寸太小，则探头的灵敏度将过低，因此难以在直径5mm的小管径内排布阵列线圈。研制小管径阵列探头的另一个难点在于小管径阵列探头受空间限制，加工难度大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种拼接式阵列探头，用于检测和定位小管径圆管中存在的缺陷。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种拼接式阵列探头，包括：第一电路板模块，包括相对设置的第一电路板和第二电路板；第二电路板模块，包括第三电路板和第四电路板，所述第三电路板和所述第四电路板拼接成一个圆形电路板；沿所述圆形电路板的圆周装设若干磁阻传感器，形成环形阵列探头；柔性电路板模块，包括第一柔性电路板和第二柔性电路板，所述第一柔性电路板连接于所述第一电路板和所述第三电路板之间，所述第二柔性电路板连接于所述第二电路板和所述第四电路板之间。

于本实用新型的一实施例中，所述第三电路板和所述第四电路板均为半圆形电路板。

于本实用新型的一实施例中，所述第一电路板和所述第二电路板背靠背设置。

于本实用新型的一实施例中，所述第一柔性电路板与所述第一电路板、所述第三电路板之间通过接插件连接或柔性一体式连接；所述第一柔性电路板与所述第二电路板、所述第四电路板之间通过接插件连接或柔性一体式连接。

于本实用新型的一实施例中，还包括骨架，所述骨架具有容纳腔体，所述容纳腔体内容纳所述第一电路板模块，第二电路板模块以及所述柔性电路板模块；其中，所述环形阵列探头露出于所述容纳腔体。

于本实用新型的一实施例中，所述容纳腔体的外表面，与所述环形阵列探头的间隔小于预设间隔距离的位置处设有至少一个激励线圈；所述激励线圈环绕所述容纳腔体的外表面。

于本实用新型的一实施例中，所述激励线圈的数量为两个，分别位于所述环形阵列探头的前面和后面。

于本实用新型的一实施例中，所述容纳腔体的头部为封闭端，尾部尾出线端。

于实用新型的一实施例中，所述第一电路板和所述第二电路板上分别设置有：数据采集电路，采集所述环形阵列探头输出的磁场感应信号；信号传输电路，与所述数据采集电路连接，传输所述磁场感应信号；所述感应信号表征待检测管的管壁表面的缺陷情况；信号处理电路，分别与所述数据采集电路、所述信号传输电路连接，对所述数据采集电路采集的磁场感应信号进行放大滤波处理后由所述信号传输电路传输已处理的磁场感应信号。

于实用新型的一实施例中，还包括：多路选通器电路；所述多路选通器电路与所述环形阵列探头连接，通过选通将所述环形阵列探头输出的磁场感应信号传输至所述第一电路板或者所述第二电路板上的所述数据采集电路。

如上所述，本实用新型的拼接式阵列探头，具有以下有益效果：

1、本实用新型探头由两个半圆形电路板拼接合成一个圆形电路板，并沿圆形电路板的圆周装设若干磁阻传感器，形成环形阵列探头，从而可以获得高分辨率的磁场图像并快速准确地检测和定位小管径圆管中存在的缺陷。

2、本实用新型便于采用软硬结合制作工艺，降低了探头的制作难度，有利于提高探头制作的成品率和可靠性。而且探头由高空间分辨率、高灵敏度的磁阻传感器阵列制成，检测速度快，单次扫描即可对待测样品的磁场成像。

附图说明

图1显示为本实用新型的拼接式阵列探头于一实施例中的原理结构示意图。

图2显示为本实用新型的拼接式阵列探头于一实施例中第一电路板，第三电路板和第一柔性电路板的连接示意图。

图3显示为本实用新型的拼接式阵列探头于一实施例中的整体结构示意。

元件标号说明

100 拼接式阵列探头

110 第一电路板

120 第二电路板

130 第三电路板

140 第四电路板

150 环形阵列探头

160 第一柔性电路板

170 第二柔性电路板

180 骨架

181 出线端

190 激励线圈

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型提供一种拼接式阵列探头，用于检测和定位小管径圆管中存在的缺陷。

如图1所示，本实施例提供一种拼接式阵列探头100，所述拼接式阵列探头100包括：第一电路板模块，第二电路板模块以及柔性电路板模块。

于本实施例中，如图1所示，所述第一电路板模块包括相对设置的第一电路板110和第二电路板120。其中，所述第一电路板110和所述第二电路板120背靠背设置。优选地，于本实施例中，所述第一电路板110和所述第二电路板120为长方形电路板。

于本实施例中，所述第二电路板模块包括第三电路板130和第四电路板140，所述第三电路板130和所述第四电路板140拼接成一个圆形电路板；沿所述圆形电路板的圆周装设若干磁阻传感器，形成环形阵列探头150。

即本实施例中，探头使用高分辨率、高灵敏度的磁阻(Magnetoresistance，MR)传感器阵列对涡流电流产生的磁场检测成像，通过分析磁场图像数据，来快速准确地检测缺陷。磁阻传感器具有检测灵敏度高、功耗低、体积小等优点，因此适合用于制作高度集成的传感器阵列。

考虑到小管径阵列探头的加工难度和可靠性要求，探头由如图1所示的两块软硬结合电路板拼接而成。每个电路板的左侧是半圆形的硬电路板，上面集成有阵列磁阻传感器，为了提高传感器的密度，可采引线键合技术，将裸片磁阻传感器晶圆封装在半圆形电路板上。

其中，本实施例中，所述第三电路板130和所述第四电路板140均为弧形电路板，两个弧形电路板拼接成一个圆形电路板，例如，所述第三电路板130为一个大半圆电路板，所述第四电路板140为一个小半圆电路板。优选地，所述第三电路板130和所述第四电路板140均为半圆形电路板。

于本实施例中，所述柔性电路板模块包括第一柔性电路板160和第二柔性电路板170，如图2所示，所述第一柔性电路板160连接于所述第一电路板110和所述第三电路板130之间，所述第二柔性电路板170连接于所述第二电路板120和所述第四电路板140之间。

其中，所述第一柔性电路板160与所述第一电路板110、所述第三电路板130之间通过接插件连接或柔性一体式连接；所述第一柔性电路板160与所述第二电路板120、所述第四电路板140之间通过接插件连接或柔性一体式连接。

于本实施例中，所述拼接式阵列探头100还包括骨架180，在检测过程中起到保护所述第一电路板模块，第二电路板模块以及所述柔性电路板模块的作用。

具体地，所述骨架180具有容纳腔体，所述容纳腔体内容纳所述第一电路板模块，第二电路板模块以及所述柔性电路板模块；其中，所述环形阵列探头150露出于所述容纳腔体。

具体地，于本实施例中，所述容纳腔体的外表面，与所述环形阵列探头150的间隔小于预设间隔距离的位置处设有至少一个激励线圈190；所述激励线圈190环绕所述容纳腔体的外表面。

其中，所述激励线圈190与所述环形阵列探头150的间隔并不具体限定，但应确保所述激励线圈190靠近所述环形阵列探头150。

其中，于本实施例中，如图3所示，所述激励线圈190的数量为两个，分别位于所述环形阵列探头150的前面和后面。

于本实施例中，所述容纳腔体的头部为封闭端，尾部尾出线端181。

检测时，在激励线圈190通入交流的电流，磁交流电流在空间产生交流磁场，进而在待检测的圆管的管壁中感应产生涡流电流。当管壁中存在缺陷时，感应涡流的分布会受缺陷影响，从而在管内产生磁场扰动，沿着管壁圆周方向分布的阵列磁阻传感器能够检测到这种磁场的变化。当探头在圆管内沿轴向方向扫描时，会生成磁场图像。通过分析检测获得的磁场图像，即可检出、定位、量化管壁上的缺陷。

具体地，于实施例中，所述第一电路板110和所述第二电路板120上分别设置有：数据采集电路，信号传输电路以及信号处理电路。

其中，于实施例中，所述数据采集电路采集所述环形阵列探头150输出的磁场感应信号。所述信号传输电路与所述数据采集电路连接，传输所述磁场感应信号；所述感应信号表征待检测管的管壁表面的缺陷情况。所述信号处理电路分别与所述数据采集电路、所述信号传输电路连接，对所述数据采集电路采集的磁场感应信号进行放大滤波处理后由所述信号传输电路传输已处理的磁场感应信号。

本实施例中，还可以包括信号分析电路，与所述信号传输电路连接，由所述磁场感应信号中检测出与所述激励线圈190的激励频率对应的基频信号，根据所述基频信号进行圆管表面的缺陷情况分析。具体地，所述磁场感应信号在经过放大滤波处理后，信号经过模数转换器转换为数字信号，然后通过所述信号分析电路8进行分析，检出与激励频率对应的基频信号，进而生成缺陷信号的检测图像。

于实际应用中，所述信号分析电路可以设置于一分析设备中，所述分析设备包括处理器及存储器；所述处理器与所述存储器连接，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以对磁场感应信号的数字信号进行分析，检出与激励频率对应的基频信号，进而生成缺陷信号的检测图像。

此外，于实施例中，所述第一电路板110和所述第二电路板120上还分别设置有：多路选通器电路。所述多路选通器电路与所述环形阵列探头150连接，通过选通将所述环形阵列探头150输出的磁场感应信号传输至所述第一电路板110或者所述第二电路板120上的所述数据采集电路。

综上所述，本实用新型探头由两个半圆形电路板拼接合成一个圆形电路板，并沿圆形电路板的圆周装设若干磁阻传感器，形成环形阵列探头，从而可以获得高分辨率的磁场图像并快速准确地检测和定位小管径圆管中存在的缺陷；本实用新型便于采用软硬结合制作工艺，降低了探头的制作难度，有利于提高探头制作的成品率和可靠性。而且探头由高空间分辨率、高灵敏度的磁阻传感器阵列制成，检测速度快，单次扫描即可对待测样品的磁场成像。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种拼接式阵列探头，其特征在于，包括：

第一电路板模块，包括相对设置的第一电路板和第二电路板；

第二电路板模块，包括第三电路板和第四电路板，所述第三电路板和所述第四电路板拼接成一个圆形电路板；沿所述圆形电路板的圆周装设若干磁阻传感器，形成环形阵列探头；

柔性电路板模块，包括第一柔性电路板和第二柔性电路板，所述第一柔性电路板连接于所述第一电路板和所述第三电路板之间，所述第二柔性电路板连接于所述第二电路板和所述第四电路板之间。

2.根据权利要求1所述的拼接式阵列探头，其特征在于，所述第三电路板和所述第四电路板均为半圆形电路板。

3.根据权利要求1所述的拼接式阵列探头，其特征在于，所述第一电路板和所述第二电路板背靠背设置。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的拼接式阵列探头，其特征在于，所述第一柔性电路板与所述第一电路板、所述第三电路板之间通过接插件连接或柔性一体式连接；所述第一柔性电路板与所述第二电路板、所述第四电路板之间通过接插件连接或柔性一体式连接。

5.根据权利要求1所述的拼接式阵列探头，其特征在于，还包括骨架，所述骨架具有容纳腔体，所述容纳腔体内容纳所述第一电路板模块，第二电路板模块以及所述柔性电路板模块；

其中，所述环形阵列探头露出于所述容纳腔体。

6.根据权利要求5所述的拼接式阵列探头，其特征在于，所述容纳腔体的外表面，与所述环形阵列探头的间隔小于预设间隔距离的位置处设有至少一个激励线圈；所述激励线圈环绕所述容纳腔体的外表面。

7.根据权利要求6所述的拼接式阵列探头，其特征在于，所述激励线圈的数量为两个，分别位于所述环形阵列探头的前面和后面。

8.根据权利要求5所述的拼接式阵列探头，其特征在于，所述容纳腔体的头部为封闭端，尾部为出线端。

9.根据权利要求1所述的拼接式阵列探头，其特征在于，所述第一电路板和所述第二电路板上分别设置有：

数据采集电路，采集所述环形阵列探头输出的磁场感应信号；

信号传输电路，与所述数据采集电路连接，传输所述磁场感应信号；所述磁场感应信号用于表征待检测管的管壁表面的缺陷情况；

信号处理电路，分别与所述数据采集电路、所述信号传输电路连接，对所述数据采集电路采集的磁场感应信号进行放大滤波处理后由所述信号传输电路传输已处理的磁场感应信号。

10.根据权利要求9所述的拼接式阵列探头，其特征在于，还包括：多路选通器电路；

所述多路选通器电路与所述环形阵列探头连接，通过选通将所述环形阵列探头输出的磁场感应信号传输至所述第一电路板或者所述第二电路板上的所述数据采集电路。