CN221485295U - 正交轴向涡流探头及含有其的涡流检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种正交轴向涡流探头，包括：探头由激励线圈和检测线圈相互正交放置组合而成；检测线圈为矩形线圈，垂直于待测金属工件表面放置；激励线圈为跑道型线圈，轴向放置于检测线圈中心；一种含有上述正交轴向涡流探头的涡流检测装置，包括：信号发生器、功率放大器、正交轴向涡流探头、扫描辅助组件及信号采集器；功率放大器的输入端与信号发生器电连接，功率放大器的输出端与正交轴向涡流探头的激励线圈电连接；信号采集器的输入端与正交涡流探头的检测线圈电连接；正交轴向涡流探头置于扫描辅助组件上。
Description
技术领域
本实用新型涉及金属材料无损检测设备技术领域，特别涉及一种正交轴向涡流探头及含有其的涡流检测装置。
背景技术
随着经济的发展和工业化的加速发展，金属材料的需求量不断增大，因此，金属材料的缺陷检测具有重要意义。在众多无损检测技术中，涡流检测是在电磁感应原理基础上发展起来的一种技术。根据电磁感应原理，载有交流电的激励线圈会产生交变磁场，当被测金属材料处于交变磁场时，其表面及近表面会感应出涡流，感应的涡流产生的二次磁场反作用于检测线圈周围原有的磁场分布，在有缺陷和没有缺陷处涡流产生的二次磁场强度不同，从而导致检测线圈的测量阻抗发生变化，因此通过分析检测线圈的阻抗变化就可以有效获得被测金属材料的缺陷特性。
在涡流检测技术中，基于正交轴向探头的涡流检测技术，因正交轴向探头所具有的自差分、自消零及噪声抑制的优良特性而格外突出。但传统正交轴向探头的结构设计中，一方面，激励线圈多采用矩形线圈，为了避免电流在流经矩形线圈转角处发生突变，矩形线圈的宽度不能太小，而具有较宽宽度的矩形激励线圈，导致激励线圈产生的交变磁场在矩形线圈的中心处产生较大的无磁场的空心区域，进而导致被测金属材料在无磁场的空心区域中无法被感应出涡流，造成检测精度下降；另一方面，激励线圈设置于外圈而检测线圈设置于内圈，使得检测线圈距离被测金属工件较远，在获取被测金属工件的信息时，精度和灵敏度较低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种检测精度和灵敏度较高的正交轴向涡流探头及含有其的涡流检测装置。
本实用新型提供的正交轴向涡流探头，包括：探头由激励线圈和检测线圈相互正交放置组合而成；检测线圈为矩形线圈，垂直于待测金属工件表面放置；激励线圈为跑道型线圈，轴向放置于检测线圈中心。
优选的，检测线圈为正方形线圈。
优选的，激励线圈宽度方向的内侧距离小于等于1mm。
优选的，激励线圈由直径为0.1mm的漆包铜线绕制800匝形成。
优选的，检测线圈由直径为0.1mm的漆包铜线绕制400匝形成。
本实用新型提供的含有上述正交轴向涡流探头的涡流检测装置，包括：信号发生器、功率放大器、正交轴向涡流探头、扫描辅助组件及信号采集器；功率放大器的输入端与信号发生器电连接，功率放大器的输出端与正交轴向涡流探头的激励线圈电连接；信号采集器的输入端与正交涡流检测探头的检测线圈电连接；正交轴向涡流探头置于扫描辅助组件上。
优选的，扫描辅助组件，包括：沿长扫描支架和沿宽扫描支架。
优选的，沿长扫描支架，包括：探头固定部及握柄；探头固定部，呈长方体状；探头固定部的中心开设探头固定槽；探头固定槽的形状及尺寸，与正交轴向涡流探头的形状及尺寸相匹配；握柄呈长条状，握柄的一端与探头固定部的下端固定连接，握柄的另一端向平行远离探头固定部的方向延伸。
优选的，沿宽扫描支架呈长方体状；沿宽扫描支架上开设探头放置槽、工件放置槽、观察窗、及扫描对齐槽；探头放置槽位于沿宽扫描支架的中心部位，探头放置槽贯穿沿宽扫描支架的上下端面，探头放置槽的形状及尺寸，与沿长扫描支架的形状及尺寸相匹配；工件放置槽开设于沿宽扫描支架底部端面；工件放置槽贯穿沿宽扫描支架的左右端面；观察窗开设于探头放置槽的顶部正上方，观察窗贯穿沿宽扫描支架的上下端面；扫描对齐槽呈线状，开设于沿宽扫描支架的上端面；扫描对齐槽位于观察窗左右方向的中心部位。
上述正交轴向涡流探头及含有其的涡流检测装置，一方面，与现有技术中呈矩形状的激励线圈相比，设置了跑道型的激励线圈，由于激励线圈的两端呈弧状，使得激励线圈的电流可以避免突变，顺利通过，进一步使得激励线圈在宽度方向的距离可以缩小至较理想的状态，使得激励线圈产生的交变磁场在中心处产生的无磁场空心区域大大缩小；另一方面，与现有技术中检测线圈设置于激励线圈内相比，将检测线圈设置于激励线圈外，更靠近被测金属工件，更容易获得涡流产生的二次磁场对检测线圈周围的磁场分布的影响；因此，与现有技术相比，本实用新型提高了检测的精度和灵敏度。
附图说明
图1为本实用新型中正交轴向涡流探头的立体结构示意图。
图2为本实用新型中涡流检测装置的整体结构示意图。
图3为本实用新型中正交轴向涡流探头及扫描辅助组件相互配合在一起的结构示意图。
图4为本实用新型中正交轴向涡流探头与沿长扫描支架、沿宽扫描支架的爆炸结构示意图。
图5为本实用新型中沿宽扫描支架的正视角度的立体结构示意图。
图6为本实用新型中沿宽扫描支架的仰视角度的立体结构示意图。
图7为本实用新型中对缺陷沿长度方向扫描的示意图。
图8为本实用新型中对缺陷沿宽度方向扫描的示意图。
图中：正交轴向涡流探头1；激励线圈10；检测线圈11；涡流检测装置2；信号发生器20；功率放大器21；扫描辅助组件22；沿长扫描支架220；探头固定部2200；握柄2201；探头固定槽2202；沿宽扫描支架221；探头放置槽2210；工件放置槽2211；观察窗2212；扫描对齐槽2213；信号采集器23；待测金属工件24；缺陷240。
具体实施方式
以下结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
请参看图1，一种正交轴向涡流探头1，包括：探头由激励线圈10和检测线圈11相互正交放置组合而成；检测线圈11为矩形线圈，垂直于被测金属工件表面放置；激励线圈10为跑道型线圈，轴向放置于检测线圈11中心。
在本实施方式中，激励线圈10为跑道型线圈，激励线圈10的两端呈半圆弧状，中部呈直线状。圆弧状的设计使得激励线圈10两端的电流流通更加顺畅，不会产生突变，与现有技术中的矩形线圈相比，进一步使得激励线圈10宽度方向的距离可以缩小至理想状态，使得激励线圈10产生的交变磁场在中心处产生的无磁场空心区域大大缩小。
进一步地，参看图1，检测线圈11为正方形线圈。在本实施方式中，将检测线圈11设置为正方形线圈，相对于矩形线圈，正方形线圈的四边等长，变长更加均匀，进一步提高了检测线圈11对磁场变化的敏感度。
进一步地，参看图1，激励线圈10宽度方向的内侧距离小于等于1mm。本实施方式中的设置使得激励线圈10产生的交变磁场在中心处产生的无磁场空心区域大大缩小。
进一步地，激励线圈10由直径为0.1mm的漆包铜线绕制800匝形成。
进一步地，检测线圈11由直径为0.1mm的漆包铜线绕制400匝形成。
请参看图2及图3，本实用新型提供的含有上述正交轴向涡流探头的涡流检测装置2，包括：信号发生器20、功率放大器21、正交轴向涡流探头1、扫描辅助组件22及信号采集器23；功率放大器21的输入端与信号发生器20电连接，功率放大器21的输出端与正交轴向涡流探头1的激励线圈10电连接；信号采集器23的输入端与正交涡流检测探头1的检测线圈11电连接；正交轴向涡流探头1置于扫描辅助组件22上。
在本实施方式中，信号采集器23为对涡流产生的二次磁场对检测线圈11周围的原有磁场产生的变化进行收集，所收集的信号可以为电压信号，信号采集器23可以为对电压进行收集的设备，例如示波器。扫描辅助组件22用于辅助作业人员在检测时对正交轴向涡流探头1进行操作。
进一步地，参看图3及图4，扫描辅助组件22，包括：沿长扫描支架220和沿宽扫描支架221。
进一步地，参看图4，沿长扫描支架220，包括：探头固定部2200及握柄2201；探头固定部2200，呈长方体状；探头固定部2200的中心开设探头固定槽2202；探头固定槽2202的形状及尺寸，与正交轴向涡流探头1的形状及尺寸相匹配；握柄2201呈长条状，握柄2201的一端与探头固定部2200的下端固定连接，握柄2201的另一端向平行远离探头固定部2200的方向延伸。在本实施方式中，探头固定部2200用于固定正交轴向涡流探头1。
进一步地，参看图4、图5及图6，沿宽扫描支架221呈长方体状；沿宽扫描支架221上开设探头放置槽2210、工件放置槽2211、观察窗2212、及扫描对齐槽2213；探头放置槽2210位于沿宽扫描支架221的中心部位，探头放置槽2210贯穿沿宽扫描支架221的上下端面，探头放置槽2210的形状及尺寸，与沿长扫描支架220的形状及尺寸相匹配；工件放置槽2211开设于沿宽扫描支架221底部端面；工件放置槽2211贯穿沿宽扫描支架221的左右端面；观察窗2212开设于探头放置槽2210的顶部正上方，观察窗2212贯穿沿宽扫描支架221的上下端面；扫描对齐槽2213呈线状，开设于沿宽扫描支架221的上端面；扫描对齐槽2213位于观察窗2212左右方向的中心部位。
在本实施方式中，探头放置槽2210用于放置安装有正交轴向涡流探头1的沿长扫描支架220，沿长扫描支架220与探头放置槽2210为过盈配合，将正交轴向涡流探头1距离待测金属工件表面24的提离值高度进行固定；观察窗2212用于辅助作业人员对测量中的金属工件进行观察，扫描对齐槽2213用于辅助作业人员对待测金属工件24上标记的扫描线进行对齐。
本实用新型中涡流检测装置的工作原理与过程如下：
第一步，将正交轴向涡流探头1安装于沿长扫描支架220上的探头固定槽2202内，并以提离值h平行置于待测金属工件24上方；
第二步，打开信号发生器20，使信号发生器20产生的交变激励信号通过功率放大器21的放大后，施加到激励线圈10上，通过信号采集器23观察检测线圈11是否有信号产生；若没有信号产生，则检查线路的连接，直至检测线圈11有信号输出；
第三步，进一步观察检测线圈11输出的信号的波形，是否与施加给激励线圈10的信号波形基本相似，若不相似，则检查激励线圈10的接线是否接好，直至确保激励线圈10有接收到信号发生器20所施加的交变激励信号；
第四步，使用沿长扫描支架220，对待测金属工件24的表面进行长和宽两个方向的扫描，确定缺陷240的位置范围；
第五步，参看图6，在确定的缺陷240位置范围内，沿着缺陷240长度方向，每隔0.5-5mm，在待测金属工件24上做标记线，并移动沿长扫描支架220，对缺陷进行扫描，直至正交轴向涡流探头1完全扫过缺陷240；
第六步，将沿长扫描支架220加装于沿宽扫描支架221的探头放置槽2210内，并使正交轴向涡流探头1的激励线圈10与待测金属工件24的上表面之间保持提离值h；
第五步，参看图7，沿着宽度方向，每隔0.5-1mm，在待测金属工件24上做标记线，然后将待测金属工件24按沿宽度方向放置在工件放置槽2211内，握住握柄2201，移动沿宽扫描支架221，沿着宽度方向对缺陷240进行扫描，直至正交轴向涡流探头1完全扫过缺陷240；
第六步，在上述扫描过程中，记录信号采集器23获取的信息，并对信息进行分析，获得待测金属工件24的缺陷240信息。
上述正交轴向涡流探头1及含有其的涡流检测装置2，一方面，与现有技术中呈矩形状的激励线圈相比，设置了跑道型的激励线圈10，由于激励线圈10的两端呈弧状，使得激励线圈10的电流可以避免突变，顺利通过，进一步使得激励线圈10在宽度方向的距离可以缩小至较理想的状态，使得激励线圈10产生的交变磁场在中心处产生的无磁场空心区域大大缩小；另一方面，与现有技术中检测线圈11设置于激励线圈10内相比，将检测线圈11设置于激励线圈10外，更靠近被测金属工件，更容易获得涡流产生的二次磁场对检测线圈周围的磁场分布的影响；因此，与现有技术相比，本实用新型提高了检测的精度和灵敏度。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种正交轴向涡流探头，其特征在于，包括：探头由激励线圈和检测线圈相互正交放置组合而成；检测线圈为矩形线圈，垂直于待测金属工件表面放置；激励线圈为跑道型线圈，轴向放置于检测线圈中心。
2.如权利要求1所述的正交轴向涡流探头，其特征在于：检测线圈为正方形线圈。
3.如权利要求1所述的正交轴向涡流探头，其特征在于：激励线圈宽度方向的内侧距离小于等于1mm。
4.如权利要求1所述的正交轴向涡流探头，其特征在于：激励线圈由直径为0.1mm的漆包铜线绕制800匝形成。
5.如权利要求1所述的正交轴向涡流探头，其特征在于：检测线圈由直径为0.1mm的漆包铜线绕制400匝形成。
6.一种含有如权利要求1～5任一所述正交轴向涡流探头的涡流检测装置，其特征在于，包括：信号发生器、功率放大器、正交轴向涡流探头、扫描辅助组件及信号采集器；功率放大器的输入端与信号发生器电连接，功率放大器的输出端与正交轴向涡流探头的激励线圈电连接；信号采集器的输入端与正交涡流检测探头的检测线圈电连接；正交轴向涡流探头置于扫描辅助组件上。
7.如权利要求6所述的涡流检测装置，其特征在于：扫描辅助组件，包括：沿长扫描支架和沿宽扫描支架。
8.如权利要求7所述的涡流检测装置，其特征在于：沿长扫描支架，包括：探头固定部及握柄；探头固定部，呈长方体状；探头固定部的中心开设探头固定槽；探头固定槽的形状及尺寸，与正交轴向涡流探头的形状及尺寸相匹配；握柄呈长条状，握柄的一端与探头固定部的下端固定连接，握柄的另一端向平行远离探头固定部的方向延伸。
9.如权利要求8所述的涡流检测装置，其特征在于：沿宽扫描支架呈长方体状；沿宽扫描支架上开设探头放置槽、工件放置槽、观察窗、及扫描对齐槽；探头放置槽位于沿宽扫描支架的中心部位，探头放置槽贯穿沿宽扫描支架的上下端面，探头放置槽的形状及尺寸，与沿长扫描支架的形状及尺寸相匹配；工件放置槽开设于沿宽扫描支架底部端面；工件放置槽贯穿沿宽扫描支架的左右端面；观察窗开设于探头放置槽的顶部正上方，观察窗贯穿沿宽扫描支架的上下端面；扫描对齐槽呈线状，开设于沿宽扫描支架的上端面；扫描对齐槽位于观察窗左右方向的中心部位。
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