CN2742436Y - 一种具有曲率探测面的陈列式涡流/漏磁检测探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，它包括一具有曲率探测面的探测体和由探测体延伸引出的可与相应检测仪相连接的插头/插座，探测体由偶数层的柔性电路板叠合构成，各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，各层柔性电路板之间相对应的印刷线圈相互连接，最上层和最下层柔性电路板的印刷线圈各设有印刷引线与插头/插座相连接。由于采用了柔性电路板制作线圈来构成探测体，使得原来各自独立绕制而成的小探头线圈由印刷方式一次制成，从而使各小探头线圈的一致性较好，既便于贴装，也便于引线，同时，这种结构方式还可大大提高产品的加工生产速度，有利于产品的成批量生产。

Description

一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头

技术领域

本实用新型涉及一种涡流/漏磁检测探头，特别是涉及一种以含有阵列式线圈的多层柔性电路板弯成一定曲率为探测面的涡流/漏磁检测探头。

背景技术

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，它是把导体(工件)接近通有交流电的线圈，由线圈建立交变磁场，该交变磁场通过导体(工件)，并与之发生电磁感应作用，在导体(工件)内建立涡流。导体(工件)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。当导体(工件)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，就可以间接地知道导体(工件)内缺陷的存在。由于在涡流探伤中，是靠检测线圈来建立交变磁场，把能量传递给被检导体(工件)；同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检测导体(工件)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。同样，根据铁磁工件表层存在缺陷时会形成漏磁场的原理，以感应线圈作为传感元件，可以进行漏磁检测。

随着科学技术的进步，涡流/漏磁检测技术也在不断完善与发展，传统的涡流检测技术有两个缺点，一是获取工件表面(亚表面)微小缺陷的高分辨力是在缩小涡流场半径条件下获得的，因此，高分辨力与探头的有效扫描宽度之间存在矛盾；二是分辨力随缺陷埋藏深度的增加而迅速降低，因此，它对深层的微小缺陷就无能为力了，所以传统的涡流方法在大面积扫描和深层缺陷检测两方面都存在问题。为此，一种阵列式涡流检测探头便应运而生，阵列式涡流检测探头是将很多小探头线圈按特定的结构类型密布在敞开或封闭的平面或曲面上，构成阵列。工作时，采用电子学的方法按照设定的逻辑程序，对阵列单元分时切换，将各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。对于高分辨力的大面积涡流检测，阵列式涡流检测探头明显比传统的扫描探头更具优势。阵列式涡流检测探头在检测时，其涡流信号的响应时间极短，它只需激励信号的几个周期，高频时主要由信号处理系统的响应时间决定，因此，阵列式涡流检测探头的单元切换速度可以很快，这一点是传统的探头机械扫描系统所无法比拟的；此外，这种发射/接收线圈的布局模式大大提高了对材料的渗透深度。但是现有的用于检测表面有曲率的阵列式涡流检测探头通常是将很多的小探头线圈按特定的结构类型密布在曲面上，由于每一小探头为独立的结构，各小探头线圈在绕制时必然会产生差异，使各小探头线圈的一致性较差，而且也不便于贴装，各小探头线圈的引线易造成混乱；同时，这种阵列式涡流检测探头的加工生产速度较慢，不利于成批量生产。

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，提供一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，它是以含有阵列线圈的多层柔性电路板弯成一定曲率来作为探测面，从而使各小探头线圈的一致性较好，而且也便于贴装，各小探头线圈的引线易接；同时，可大大提高产品的加工生产速度，有利于产品的成批量生产。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，它包括一具有曲率探测面的探测体和由探测体延伸引出的可与相应检测仪相连接的插头/插座，探测体由偶数层的柔性电路板叠合构成，各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，各层柔性电路板之间相对应的印刷线圈相互连接，最上层和最下层柔性电路板的印刷线圈各设有印刷引线与插头/插座相连接。

所述的探测体中两相邻的柔性电路板的螺旋式印刷线圈的螺旋方向为相反方向。

所述的螺旋式印刷线圈的圈数为单圈或多圈。

所述的螺旋式印刷线圈的螺旋形状为圆形或方形或三角形。

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。

所述的由偶数层的柔性电路板叠合构成的探测体为条带状。

所述的阵列式涡流/漏磁检测探头还包括有气/水袋，由偶数层的柔性电路板叠合构成的探测体贴合在气/水袋的部分外表面上。

所述的相邻层柔性电路板印刷线圈之间的相互连接为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。

在制作和使用时，先根据一定的阵列要求在柔性电路板上制作出螺旋式印刷线圈，其中，相邻层的螺旋式印刷线圈的螺旋方向为相反方向，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，如探测体由六层的柔性电路板叠合构成时，当第一层的印刷线圈的螺旋方向为顺时针时，则第二层的印刷线圈的螺旋方向就应为逆时针，而第三层又为顺时针，如此类推；同时，在制作印刷电路板时，还必须在各相邻的柔性电路板的各印刷线圈的相连接处制作出以孔金属化工艺制作而成的连接点，这样就可以使上下层柔性电路板相对应的印刷线圈连接起来；作为最上层和最下层的柔性电路板的印刷线圈还必须印刷有引线将线圈的两个端点与插头/插座相连接，以便于与相应的检测仪相连接。当然，也可以将一些信号的前置放大等电路直接制作在柔性电路板上，这样，还可以改善信号传输的信/噪比。由偶数层的柔性电路板叠合构成的探测体可以利用其柔性弯曲成与被测部件表面的相似的曲面形状固定在探头装置中，也可以制成有一定曲率的条带状，也可以将探测体贴合在气/水袋的部分外表面上。使用时，可以充分利用柔性电路板的柔性，使探测体的探测面可以作适度的曲率变化，可十分方便地应用于对曲面部件的检测。

本实用新型的有益效果是，由于采用了一具有曲率探测面的探测体和由探测体延伸引出的可与相应检测仪相连接的插头/插座来构成探头，且探测体由偶数层的柔性电路板叠合构成，各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，各层柔性电路板之间相对应的印刷线圈相互连接，最上层和最下层柔性电路板的印刷线圈各设有印刷引线与插头/插座相连接，使得原来各自独立绕制而成的小探头线圈由印刷方式一次制成，从而使各小探头线圈的一致性较好，而且也便于贴装，各小探头线圈的引线易接，同时，这种结构方式还可大大提高产品的加工生产速度，有利于产品的成批量生产；此外，由于目前的电子元件小型化，也使得一些信号的前置放大处理等电路可以直接制作在柔性电路板上，以此改善信号传输的信/噪比。

附图说明

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具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头不局限于实施例。

图1是实施例一本实用新型的结构示意图；

图2是实施例一本实用新型柔性电路板印刷线圈的阵列图；

图3是实施例一本实用新型各层柔性电路板相对应的印刷线圈的连接示意图；

图4是本实用新型印刷线圈阵列接入电路的原理框图；

图5是实施例二本实用新型的结构示意图；

图6是实施例二本实用新型的使用状态图；

图7是实施例三本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例一，参见图1至图4所示，本实用新型的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，它包括一具有曲率探测面的探测体1和由探测体延伸引出的可与相应检测仪相连接的插头/插座11，探测体1由六层的柔性电路板12叠合构成，各柔性电路板12上设有按一定的阵列方式排列的24个螺旋式印刷线圈2，图2为第一层柔性电路板12即最上层柔性电路板的螺旋式印刷线圈的阵列方式，每一个印刷线圈21螺旋3圈，相当于线圈的匝数为3匝，每一个印刷线圈21都有引出线与插头/插座11相连接，印刷线圈21的螺旋方向为顺时针；第二层柔性电路板12(图中未示出)上设有与第一层相同数量的螺旋式印刷线圈22，每一个印刷线圈22也螺旋3圈，相当于线圈的匝数为3匝，而且印刷线圈22的螺旋方向为逆时针，并且印刷线圈22没有引出线；第三层柔性电路板12(图中未示出)上设有与第一层相同数量的螺旋式印刷线圈23，每一个印刷线圈23也螺旋3圈，相当于线圈的匝数为3匝，而且印刷线圈23的螺旋方向与第一层电路板12上的印刷线圈21相同为顺时针，另外印刷线圈23也没有引出线；第四层柔性电路板12(图中未示出)与第二层柔性电路板12相同；第五层柔性电路板12(图中未示出)与第三层柔性电路板12相同；第六层柔性电路板12(图中未示出)为最下层柔性电路板12，柔性电路板12上设有与第一层相同数量的印刷线圈26，印刷线圈26的螺旋方向为逆时针，且每一印刷线圈26也设有引出线与插头/插座11相连接。图3为六层柔性电路板12相对应的印刷线圈之间的连接示意图，其中相邻层柔性电路板印刷线圈之间的相互连接为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，在第一层柔性电路板12印刷线圈21内圈端点处的底面设有孔金属化工艺制作而成的连接点211，在第二层柔性电路板12印刷线圈22外圈端点处的底面设有孔金属化工艺制作而成的连接点221，在第三层柔性电路板12印刷线圈23内圈端点处的底面设有孔金属化工艺制作而成的连接点231，在第四层柔性电路板12印刷线圈24外圈端点处的底面设有孔金属化工艺制作而成的连接点241，在第五层柔性电路板12印刷线圈25内圈端点处的底面设有孔金属化工艺制作而成的连接点251。当六层柔性电路板12相叠合后，第一层印刷线圈21的内圈端点就通过连接点211与第二层印刷线圈22的内圈端点相连接，第二层印刷线圈22的外圈端点就通过连接点221与第三层印刷线圈23的外圈端点相连接，第三层印刷线圈23的内圈端点就通过连接点231与第四层印刷线圈24的内圈端点相连接，第四层印刷线圈24的外圈端点就通过连接点241与第五层印刷线圈25的外圈端点相连接，第五层印刷线圈25的内圈端点就通过连接点251与第六层印刷线圈26的内圈端点相连接，为此，使各层的印刷线圈串接在一起，并保证线圈的电流方向相同。当然印刷线圈的圈数也可以为单圈或其它数量的多圈；而印刷线圈的螺旋形状不仅可以为圆形，也可以为方形或三角形；而且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为不相同。

图4是本实用新型印刷线圈阵列接入电路后的系统原理框图，柔性电路板12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22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。

实施例二，参见图5至图6所示，本实用新型的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，与实施例一的不同之处在于，由偶数层的柔性电路板叠合构成的探测体1为条带状。

这样就可以利用探测体1的柔性，弯曲后对工件4进行检测(如图6所示)。

实施例三，参见图7所示，本实用新型的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，与实施例一的不同之处在于，它还包括有气/水袋5，由偶数层的柔性电路板叠合构成的探测体1贴合在气/水袋的部分外表面上，这样就可以利用气/水袋5表面的二维变形，使探测体1也发生曲面变化，以适应工件的表面形状。

Claims (9)

1.一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，其特征在于：它包括一具有曲率探测面的探测体和由探测体延伸引出的可与相应检测仪相连接的插头/插座，探测体由偶数层的柔性电路板叠合构成，各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，各层柔性电路板之间相对应的印刷线圈相互连接，最上层和最下层柔性电路板的印刷线圈各设有印刷引线与插头/插座相连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，其特征在于：所述的探测体中两相邻的柔性电路板的螺旋式印刷线圈的螺旋方向为相反方向。

3.根据权利要求1所述的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，其特征在于：所述的螺旋式印刷线圈的圈数为单圈或多圈。

4.根据权利要求1所述的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，其特征在于：所述的螺旋式印刷线圈的螺旋形状为圆形或方形或三角形。

5.根据权利要求1所述的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，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。

6.根据权利要求1所述的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，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。

7.根据权利要求1所述的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，其特征在于：所述的由偶数层的柔性电路板叠合构成的探测体为条带状。

8.根据权利要求1所述的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，其特征在于：所述的阵列式涡流/漏磁检测探头还包括有气/水袋，由偶数层的柔性电路板叠合构成的探测体贴合在气/水袋的部分外表面上。

9.根据权利要求1所述的一种具有曲率探测面的阵列式涡流/漏磁检测探头，其特征在于：所述的相邻层柔性电路板印刷线圈之间的相互连接为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。

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