CN101813665B - 一种采用对管连接的电涡流探头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用对管连接的电涡流探头，该电涡流探头用于测量导体材料的缺陷，该电涡流探头由圆筒、T形端盖、A霍尔传感器、B霍尔传感器和激励线圈组成；圆筒的一端安装有T形端盖，且T形端盖的导磁柱置于圆筒的空腔内，导磁柱上绕制有激励线圈；在T形端盖的导磁柱下方安装有采用对管连接方式进行放置的B霍尔传感器和A霍尔传感器。本发明电涡流探头中的激励线圈在加载交流电流后，将在被测导体材料的表层形成涡流，然后采用两个霍尔传感器采集磁场信号。该电涡流探头能够快速地、准确地检测出导体材料表层缺陷。

Description

一种采用对管连接的电涡流探头
技术领域
本发明涉及一种电涡流传感器，更特别地说，是指一种用于测量导体材料缺陷的电涡流探头。
背景技术
电涡流检测的工作原理为：当导体材料靠近载有交变电流的激励线圈时，将在导体材料中产生交变磁场，同时交变磁场在导体中感应出涡流。由于导体材料表层理化特性不连续、裂纹、缺陷、痕迹等的存在会使导体材料中的涡流不同，从而使涡流产生的与激励磁场反向的磁场也不同，检测该磁场就能判断出导体材料的性能。因此，电涡流探头是涡流检测的关键部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量导体材料缺陷的电涡流探头，该电涡流探头由激励线圈、两个霍尔传感器和T形端盖组成。激励线圈绕制在T形端盖的圆柱上，霍尔传感器置于圆柱的下方，并且两个霍尔传感器采用对管连接方式。电涡流探头的激励线圈接通交流电流后，将在导体材料表层产生涡流，由于被测导体材料的表层内材质的理化特性的不连续、裂纹、缺陷、痕迹的存在，使得导体内的涡流分布发生变化，涡流产生的磁场将产生变化，通过采用霍尔元件测量被测的导体材料表面的磁场大小，即可读取表面缺陷信息。
本发明的电涡流探头具有如下优点：
①采用两个霍尔元件通过对管连接的方式进行磁场测量，该连接方式的电涡流探头的检测信号经差分处理后能够增大检测信号、减小误差。
②由于激励线圈绕制在杯形铁芯体上，增大了被测的导体材料中的励磁磁场，且可减少电磁干扰。电涡流探头与被测试件几乎形成了闭合磁路。
③为了实现小尺寸的结构器件，采用杯形铁芯体和激励线圈绕制在杯形铁芯体上的结构设计，使得电涡流探头的体积小尺寸得以实现；另外采用小尺寸的霍尔元件使得电涡流探头的感应区域很小，空间分辨率得以提高。
④当激励线圈接通交流电流后，将在导体材料表层产生涡流，由于表层内材质的理化特性的不连续、裂纹、缺陷、痕迹的存在，使得导体内的涡流分布发生变化，涡流产生的磁场将产生变化，通过采用霍尔元件测量被测的导体材料表面的磁场大小，即可读取表面缺陷信息。
附图说明
图1是本发明电涡流探头的外部结构图。
图1A是本发明电涡流探头的另一视角结构图。
图1B是本发明电涡流探头的分解图。
图2是本发明T形端盖的结构图。
图3是本发明电涡流探头的剖示图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
在航空航天材料的无损检测中，微小裂纹的存在将可能造成安全隐患，因此要求电涡流探头在检测量应当具有对裂纹有较高的空间分辨率和检测灵敏度。
参见图1、图1A、图1B所示，本发明的一种采用对管连接的电涡流探头，该电涡流探头由圆筒1、T形端盖2、A霍尔传感器3、B霍尔传感器4和激励线圈5组成。本发明设计的采用对管连接的电涡流探头能够用于导体材料表层理化特性不连续、裂纹、缺陷等检测。
T形端盖2包括有盖板23和圆柱22，盖板23上设有通孔21；该圆柱22用于绕制漆包圆铜线，漆包圆铜线经绕制在圆柱22上后形成激励线圈5；该通孔21用于激励线圈5、A霍尔传感器3和B霍尔传感器4上各自的连接线穿过。工作时，电涡流探头上的激励线圈5通过连接线与交流电源连接。
圆筒1的中间为空腔11，该空腔11用于放置T形端盖2的圆柱22、激励线圈5、A霍尔传感器3与B霍尔传感器4；圆筒1的一端与T形端盖2的盖板23采用胶粘连接。
T形端盖2安装在圆筒1的一端，且T形端盖2的圆柱22置于圆筒1的空腔11内，圆筒1的另一端可以与被测导体材料6接触或者非接触(如图3所示)；T形端盖2的圆柱22上绕制有激励线圈5；在T形端盖2的圆柱22下方安装有B霍尔传感器4和A霍尔传感器3，A霍尔传感器3与B霍尔传感器4为对管连接。
在本发明中，激励线圈5采用漆包圆铜线，漆包圆铜线的直径为0.05mm～1.00mm。
在本发明中，A霍尔传感器3与B霍尔传感器4选取相同型号的霍尔传感器，如A1321霍尔传感器、UN3503霍尔传感器、TLG10696AN。
在本发明中，圆筒1和T形端盖2采用铁磁材料加工，如10号钢、DT4、1J22软磁材料、1J79软磁材料等。
参见图2所示圆筒1与T形端盖2的尺寸为：H表示圆筒1的高，D表示圆筒1的内直径，h表示T形端盖2中圆柱22的高，d表示T形端盖2的圆柱22的直径，则有H-h≥2.5mm，
Figure GSA00000073830000031
本发明的电涡流探头能够应用在磁悬浮轴承位置检测、发动机叶片较大曲率部位微小裂纹检测、或者石油钻探中探头裂纹检测中。激励线圈5为漆包圆铜线，其绕制在T形端盖2的圆柱22上，线圈匝数越多，在相同加载电流下，其产生的激励场越大。本发明电涡流探头中的激励线圈接通交流电流后，将在被测试的导体材料表层产生涡流，由于表层内材质的理化特性的不连续、裂纹、缺陷、痕迹的存在，使得导体内的涡流分布发生变化，涡流产生的磁场将产生变化，通过采用霍尔元件测量被测的导体材料表面的磁场大小，即可读取表面信息。
实施例
为了满足磁悬浮轴定位中对探头尺寸较小的要求，本实施制作出了如下尺寸的电涡流探头，具体参数如下：
圆筒1的高为4.5mm，内径为3mm，外径4mm；
T形端盖2的外径4mm，圆柱的直径1.5mm，圆柱的高2mm；
A霍尔传感器3与B霍尔传感器4的叠加厚度为2.5mm；
激励线圈5为漆包圆铜线绕制150匝形成。
通过设计的小尺寸的、微型的电涡流探头在磁悬浮轴定位中应用所检测得到的参数来看，说明本实施例制得的电涡流探头是可行的。另外可以直接与磁悬浮轴粘接，安装方便，并且减小了占用空间。

Claims (8)

1.一种采用对管连接的电涡流探头，其特征在于包括有：圆筒(1)、T形端盖(2)、A霍尔传感器(3)、B霍尔传感器(4)和激励线圈(5)；A霍尔传感器(3)与B霍尔传感器(4)选取相同型号的霍尔传感器；
圆筒(1)的中间为空腔(11)；
T形端盖(2)包括有盖板(23)和圆柱(22)，盖板(23)上设有通孔(21)，圆柱(22)用于绕制漆包圆铜线，漆包圆铜线经绕制在圆柱(22)上后形成激励线圈(5)；
圆筒(1)的一端与T形端盖(2)的盖板(23)采用胶粘连接，T形端盖(2)的圆柱(22)置于圆筒(1)的空腔(11)内，圆柱(22)上有激励线圈(5)，圆柱(22)的端部安装有B霍尔传感器(4)，B霍尔传感器(4)的另一端与A霍尔传感器(3)对管连接。
2.根据权利要求1所述的采用对管连接的电涡流探头，其特征在于圆筒(1)与T形端盖(2)的尺寸为：H-h≥2.5mm，
Figure FSB00000601381300011
H表示圆筒(1)的高度，D表示圆筒(1)的内直径，h表示T形端盖(2)中圆柱(22)的高度，d表示T形端盖(2)的圆柱(22)的直径。
3.根据权利要求1所述的采用对管连接的电涡流探头，其特征在于：激励线圈(5)采用漆包圆铜线，漆包圆铜线的直径为0.05mm～1.00mm。
4.根据权利要求1所述的采用对管连接的电涡流探头，其特征在于：B霍尔传感器(4)与A霍尔传感器(3)选用A1321霍尔传感器、UN3503霍尔传感器或者TLG10696AN。
5.根据权利要求1所述的采用对管连接的电涡流探头，其特征在于：圆筒(1)和T形端盖(2)采用铁磁材料加工。
6.根据权利要求5所述的采用对管连接的电涡流探头，其特征在于：圆筒(1)和T形端盖(2)采用10号钢、DT4、1J22软磁材料或者1J79软磁材料。
7.根据权利要求1所述的采用对管连接的电涡流探头，其特征在于：圆筒(1)的高为4.5mm，内径为3mm，外径4mm；T形端盖(2)的外径4mm，圆柱的直径1.5mm，圆柱的高2mm；A霍尔传感器(3)与B霍尔传感器(4)对管连接后的叠加厚度为2.5mm；激励线圈(5)为漆包圆铜线绕制150匝形成。
8.根据权利要求1所述的采用对管连接的电涡流探头，其特征在于：能够应用在磁悬浮轴承位置检测、发动机叶片较大曲率部位微小裂纹检测、或者石油钻探中探头裂纹检测中。
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