一种基于TMR磁阻传感器阵列的金属构件深层缺陷的电磁检测探头，属检测领域。包括矩形双层印刷TMR电路板、TMR磁阻传感器组、TMR阵列检测元件、第一、第二线圈骨架、第一、第二矩形激励线圈、探头主外壳和探头副外壳；TMR阵列检测元件安装在第一矩形激励线圈和第二矩形激励线圈的几何中心位置；电磁检测探头的扫描方向垂直于TMR阵列检测元件的排布方向。其选用TMR磁阻传感器组来代替常规线圈探头，突破了常规涡流线圈探头无法检测深层缺陷的瓶颈，不仅可以检测非铁磁性材料构件的表面、次表面、深层缺陷，亦可检测铁磁性材料构件的表面、次表面、深层缺陷，大大提高了检测深度与灵敏度，结构简单，操作方便，性能稳定，测量精度高。测量精度高。测量精度高。
【技术实现步骤摘要】
一种基于TMR磁阻传感器阵列的金属构件深层缺陷的电磁检测探头
[0001]本专利技术属于电磁无损检测领域，尤其涉及一种用于检测金属构件深层缺陷的电磁检测探头。
技术介绍
[0002]涡流检测是利用电磁感应原理的一种无损检测方法，被检工件导体内部电涡流伴生的感应磁场与原磁场叠加，使得检测线圈的复阻抗幅值、相位发生变化，通过分析检测线圈的阻抗变化，可以获得被测试件的内部结构、材质分布、是否存在缺陷以等信息。
[0003]目前涡流检测的激励端和接收端都采用绕制线圈检测探头，由于集肤效应的影响，降低激励频率会导致探头灵敏度大幅减弱，对被检件的深层缺陷无能为力，成为制约涡流检测发展的瓶颈。
[0004]我国一些重大装备长期服役在高温、高压、高转速、交变载荷、强腐蚀、高密度的能量转化等恶劣的工作环境下，其表层以下的缺陷危害大、不易被检测出来。
[0005]如何设计一种能够有效检测出深层缺陷处微弱磁场变化，可以适合各种检测对象的新型电磁检测探头，是实际研究工作中急待解决的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于TMR磁阻传感器阵列的金属构件深层缺陷的电磁检测探头。其选用最新高灵敏度、高频率响应特性的TMR磁阻传感器组来代替常规线圈探头，能够检测金属构件深层缺陷，突破了常规涡流线圈探头无法检测深层缺陷的瓶颈，可实现多种材料构件的缺陷检测，不仅可以检测非铁磁性材料构件的表面、次表面、深层缺陷，亦可检测铁磁性材料构件的表面、次表面、深层缺陷，大大提高了检测深度与灵敏度，结构简单，操作方便，性能稳定，测量精度高。
[0007]本专利技术的技术方案是：提供一种基于TMR磁阻传感器阵列的金属构件深层缺陷的电磁检测探头，其特征是：
[0008]电磁检测探头包括矩形双层印刷TMR电路板1、TMR磁阻传感器组2、TMR阵列检测元件3、第一线圈骨架4a、第一矩形激励线圈5、第二线圈骨架4b、第二矩形激励线圈6、探头主外壳8和探头副外壳9；
[0009]其中，所述的矩形双层印刷TMR电路板1为一个具有第一侧面和第二侧面的矩形双层印刷TMR电路板；矩形双层印刷TMR电路板1作为TMR磁阻传感器组2的基底载体，利用矩形双层印刷TMR电路板第一侧面、第二侧面的表面和两个侧面之间的接合面，布置TMR磁阻传感器组的部件；
[0010]在矩形双层印刷TMR电路板1第一侧面的表面，采用印刷电路板制作工艺，将3个TMR磁阻传感器下方的引脚等间隔地印刷在矩形双层印刷TMR电路板1的第一侧面的表面；
[0011]在矩形双层印刷TMR电路板1第二侧面的表面，将3个TMR磁阻传感器按0.3mm等间
隔地嵌入在矩形双层印刷TMR电路板1第二侧面层的表面，TMR磁阻传感器引脚离电路板底端高度小于0.1mm，以消除引脚焊接带来的提离影响；
[0012]所述的探头主外壳8和探头副外壳9分别为一个下端开口的半封闭式结构，两者组合构成一套可拆分的、兼有夹具功能的探头封装外壳；
[0013]在探头主外壳8和探头副外壳9的下端开口处，分别对应设置第一线圈骨架4a和第二线圈骨架4b；在第一线圈骨架4a固定有第一矩形激励线圈5，在第二线圈骨架4b上固定有第二矩形激励线圈6；
[0014]所述的矩形双层印刷TMR电路板1设置在探头主外壳8和探头副外壳9的壳体之间。
[0015]进一步的，在所述探头主外壳8和探头副外壳9的下端开口处，设置有PVC绝缘薄膜7，用于封闭探头主外壳8和探头副外壳9的下端开口处。
[0016]进一步的，所述的探头主外壳8和探头副外壳9的横截面为矩形。
[0017]具体的，所述的第一矩形激励线圈5和第二矩形激励线圈6采用串联组合方式，呈对称结构形式布置，第一矩形激励线圈5和第二矩形激励线圈6的匝数、形状、大小均相等，采用对称形式的布置模式。
[0018]进一步的，所述的TMR阵列检测元件3安装在第一矩形激励线圈5和第二矩形激励线圈6的几何中心位置，方向与两个矩形激励线圈平行，以确保TMR阵列检测元件处的合磁场抵消。
[0019]具体的，所述的矩形双层印刷TMR电路板1使用印刷电路板制作工艺，将3个TMR磁阻传感器电源引脚Vcc并行与5V稳压直流电源相连，TMR磁阻传感器输出信号引脚并行连接到逻辑开关电路，再与信号采集装置相连，接地引脚GND与检测探头公共接地端相连。
[0020]进一步的，所述探头主外壳8的上端面设置有一个线路导出孔10，用于固定探头的各路连接线。
[0021]具体的，所述电磁检测探头的扫描方向垂直于TMR阵列检测元件3的排布方向。
[0022]进一步的，所述TMR磁阻传感器组2与第一矩形激励线圈4和第二矩形激励线圈6的安装位置应满足：当探头远离被测工件且施加激励信号时，在TMR阵列检测元件3处形成的合磁场抵消，即检测探头输出为零或近似为零，从而提高缺陷处微弱磁场相对变化率，提高缺陷检测灵敏度。
[0023]本专利技术技术方案所述的电磁检测探头采用TMR磁阻传感器组或磁阻传感器阵列来检测金属构件深层缺陷，不仅能够检测非铁磁性材料构件的表面、次表面、深层缺陷，还能够检测铁磁性材料构件的表面、次表面、深层缺陷。
[0024]与现有技术比较，本专利技术的优点是：
[0025]1本专利技术的技术方案，提供一种了基于TMR磁阻传感器阵列的电磁检测探头，使用磁阻传感器代替常规线圈探头，突破了常规涡流线圈探头无法检测深层缺陷的瓶颈，具有高灵敏度、高频率响应特性以及较好的低频性能，使用本技术方案的探头，可实现多种材料构件的缺陷检测，不仅可以检测非铁磁性材料构件的表面、次表面、深层缺陷，亦可检测铁磁性材料构件的表面、次表面、深层缺陷。
[0026]2本专利技术的技术方案中，第一矩形激励线圈和第二矩形激励线圈的匝数、形状、大小均相等，采用串联组合、呈对称形式布置，可以通过增减探头主外壳螺栓间的垫片数量对激励线圈位置进行微调，确保TMR阵列检测元件处的合磁场抵消，即检测探头输出近似为
零，从而提高缺陷处微弱磁场相对变化率，提高缺陷检测灵敏度。
[0027]3本专利技术的技术方案中，在两个矩形激励线圈的中间位置安装3个TMR磁阻传感器组成的阵列检测元件，能获得远多于单个常规线圈式探头检测时获得的信息，大大提高了检测效率，同时避免了常规线圈探头距离过近引起的互感现象。
[0028]4本专利技术的技术方案中设计的探头主外壳、副外壳兼顾定位夹具与保护作用，还可以对元件的布置位置进行微调，实现不同工况下的缺陷电磁检测。
[0029]5本专利技术的技术方案中，电磁检测探头各部件的连接线全部集成在矩形双层印刷TMR电路板一个侧面的表面，使探头结构简单，易于组装。
[0030]6本专利技术技术方案中设计的电磁检测探头结构简单，操作方便，高灵敏度(25mV/V/Oe)，低本底噪声(2nT/rt(1Hz))，且测量精度高可达0.000001V，高分辨率采样频率可达100kHz。
附图说明<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于TMR磁阻传感器阵列的金属构件深层缺陷的电磁检测探头，其特征是：电磁检测探头包括矩形双层印刷TMR电路板(1)、TMR磁阻传感器组(2)、TMR阵列检测元件(3)、第一线圈骨架(4a)、第一矩形激励线圈(5)、第二线圈骨架(4b)、第二矩形激励线圈(6)、探头主外壳(8)和探头副外壳(9)；其中，所述的矩形双层印刷TMR电路板(1)为一个具有第一侧面和第二侧面的矩形双层印刷TMR电路板；矩形双层印刷TMR电路板(1)作为TMR磁阻传感器组(2)的基底载体，利用矩形双层印刷TMR电路板第一侧面、第二侧面的表面和两个侧面之间的接合面，布置TMR磁阻传感器组的部件；在矩形双层印刷TMR电路板(1)第一侧面的表面，采用印刷电路板制作工艺，将3个TMR磁阻传感器下方的引脚等间隔地印刷在矩形双层印刷TMR电路板(1)的第一侧面的表面；在矩形双层印刷TMR电路板(1)第二侧面的表面，将3个TMR磁阻传感器按0.3mm等间隔地嵌入在矩形双层印刷TMR电路板(1)第二侧面层的表面，TMR磁阻传感器引脚离电路板底端高度小于0.1mm，以消除引脚焊接带来的提离影响；所述的探头主外壳(8)和探头副外壳(9)分别为一个下端开口的半封闭式结构，两者组合构成一套可拆分的、兼有夹具功能的探头封装外壳；在探头主外壳(8)和探头副外壳(9)的下端开口处，分别对应设置第一线圈骨架(4a)和第二线圈骨架(4b)；在第一线圈骨架(4a)固定有第一矩形激励线圈(5)，在第二线圈骨架(4b)上固定有第二矩形激励线圈(6)；所述的矩形双层印刷TMR电路板(1)设置在探头主外壳(8)和探头副外壳(9)的壳体之间。2.按照权利要求1所述的基于TMR磁阻传感器阵列的金属构件深层缺陷的电磁检测探头，其特征是在所述探头主外壳(8)和探头副外壳(9)的下端开口处，设置有PVC绝缘薄膜(7)，用于封闭探头主外壳(8)和探头副外壳(9)的下端开口处。3.按照权利要求1所述的基于TMR磁阻传感器阵列的金属构件深层缺陷的电磁检测探头，其特征是所述的探头主外壳(8)和探头副外壳(9)的横截面为矩形。4.按照权利要求1所述的基于TMR磁...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡明慧，张显程，张程杰，徐小雄，严宇昂，轩福贞，涂善东，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。