基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头

1.本发明涉及检测探头领域，尤其涉及一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头。


背景技术：

2.交流电磁场检测(alternating current field measurement，简称acfm)技术是一种新兴的电磁无损检测技术，其基本原理是电磁感应原理，通过在励磁线圈上加载正弦交流信号，在待测工件表面激发感应磁场，进而产生感应电流，感应电流在裂纹、腐蚀等缺陷位置发生偏转和聚集，使得缺陷上方的空间磁场发生畸变，利用检测传感器测量空间畸变磁场信号，从而实现缺陷的检出与评估，但由于“集肤效应”的存在，只能检测表面缺陷，对埋深缺陷不灵敏，而直流漏磁技术穿透能力强，可对铁磁性材料的埋深缺陷起到很好的检测效果。将交流电磁场检测技术和直流漏磁检测技术结合使用，可对铁磁性材料表面以及埋深缺陷起到很好的快速检出与定量评估的效果，且探头与工件间不需要耦合剂，操作简单，能够广泛应用在铁磁性材料的无损检测中。
3.常规的acfm检测探头通过扫描获取的x方向磁场(bx信号)和z方向磁场(bz信号)实现表面缺陷的识别，但由于该技术“集肤效应”的存在，使得其对埋深缺陷检测不灵敏，会造成缺陷的漏检，不利于检测人员的准确分析。本发明基于交流电磁场检测技术和直流漏磁检测技术，设计一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头，利用交流电磁场检测技术只对表面缺陷敏感，而直流漏磁检测技术可同时检测表面以及埋深缺陷的特点，使用傅里叶变换将交流电磁场检测信号和直流漏磁信号分离开，进行信号分析，区分表面与埋深缺陷，并能够定量评估，实现缺陷的准确识别，降低缺陷漏检率。


技术实现要素：

4.本发明目的是针对现有技术的不足，设计一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头，实现表面与埋深缺陷的准确识别，降低缺陷漏检率。
5.本技术实施例提供一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头。所述一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头包括固定螺钉、压盖、信号处理电路、u型软铁、大磁屏蔽层、小磁屏蔽层、交流激励模块、直流激励模块、tmr磁传感器、柔软刚刷、雷莫接头、外壳，所述tmr磁传感器水平放置在所述外壳底部中间位置，所述交流激励模块安装在所述tmr磁传感器的正上方，所述直流激励模块安装在所述交流激励模块两端的外侧，正对所述交流激励模块磁芯的两个管脚，所述直流激励模块的上端连接所述u型软铁，下端连接所述柔软刚刷，所述柔软刚刷下端直接与被检试件接触，所述大磁屏蔽层套在所述直流激励模块与所述交流激励模块正中间，所述小磁屏蔽层套在所述交流激励模块与所述tmr磁传感器正中间，所述信号处理电路安装在所述u型软铁的上端，所述雷莫接头安装在所述外壳的一侧，在所述检测探头与机箱之间传输信号，所述压盖的四个角设有通孔，通过所述固定螺钉固定所述外壳。
6.进一步地，所述交流激励模块包括励磁线圈和u型磁芯，所述励磁线圈均匀缠绕在所述u型磁芯上，通过在所述励磁线圈上加载均匀的交变电流，激发出感应磁场，所述直流激励模块包括两个永磁体，通过所述永磁体产生直流激励感应磁场，所述u型软铁作用是构成直流激励模块产生的空间磁场的磁回路；所述tmr磁传感器拾取畸变的磁场信号，通过所述信号处理电路进行放大和滤波处理。
7.进一步地，所述大磁屏蔽层套在所述交流激励模块外侧，屏蔽所述直流激励模块产生的空间磁场对所述交流激励模块的影响，所述小磁屏蔽层套在所述tmr磁传感器外侧，屏蔽所述交、直流激励模块产生的空间磁场对漏磁场的影响，所述柔软刚刷下端直接与被检试件接触，将直流激励模块产生的磁场导入到被检试件内，增大漏磁场强度。
8.进一步地，所述外壳包括主体、tmr安装槽、小磁屏蔽层安装槽、u型磁芯安装槽、大磁屏蔽层安装槽、直流激励模块安装槽、柔软刚刷安装槽、螺纹孔、雷莫接头安装孔，所述tmr安装槽设在外壳底部中间位置，安装所述tmr磁传感器，所述小磁屏蔽层安装槽均布在外壳底部所述tmr安装槽的四周，安装所述小磁屏蔽层，所述u型磁芯安装槽设在外壳底部所述tmr安装槽的两侧，用于安装所述交流激励模块的u型磁芯，所述大磁屏蔽层安装槽设在外壳底部所述u型磁芯安装槽外侧，所述直流激励模块安装槽设在所述探头长度方向两端处，用于安装所述直流激励模块和u型软铁，所述柔软刚刷安装槽设在所述直流激励模块安装槽正下方，用于安装柔软刚刷，所述螺纹孔和所述固定螺钉配合，固定所述外壳和所述压盖，所述雷莫接头安装孔和所述雷莫接头过盈配合。
9.与现有技术相比，本技术实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：
10.(1)检测方法简单，不需要耦合剂
11.(2)交直流复合激励信号，可以准确识别表面以及埋深缺陷，降低漏检率
12.(3)大、小磁屏蔽层的设计，极大的减少了两种激励之间的相互影响，使得缺陷信号更加明显
13.(4)操作简单，容易上手
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本技术实施例中一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头的整体示意图
16.图2为本技术实施例中一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头的爆炸结构示意图
17.图3为本技术实施例中一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头的装配示意图
18.图4为本技术实施例中外壳的结构示意图
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.本技术实施例提供一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头。如图1至图3所示，所述一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头包括固定螺钉1、压盖2、信号处理电路3、u型软铁4、大磁屏蔽层5、小磁屏蔽层8、交流激励模块7、直流激励模块6、tmr磁传感器9、柔软刚刷10、雷莫接头11、外壳12，所述tmr磁传感器9水平放置在所述外壳12底部中间位置，所述交流激励模块7安装在所述tmr磁传感器9的正上方，所述直流激励模块6安装在所述交流激励模块7两端的外侧，正对所述交流激励模块磁芯7-2的两个管脚，所述直流激励模块6的上端连接所述u型软铁4，下端连接所述柔软刚刷10，所述柔软刚刷10下端直接与被检试件接触，所述大磁屏蔽层5套在所述直流激励模块6与所述交流激励7模块正中间，所述小磁屏蔽层8套在所述交流激励模块7与所述tmr磁传感器9正中间，所述信号处理电路3安装在所述u型软铁4的上端，所述雷莫接头11安装在所述外壳12的一侧，在所述检测探头与机箱之间传输信号，所述压盖2的四个角设有通孔，通过所述固定螺钉1固定所述外壳12。
21.进一步地，所述交流激励模块7包括励磁线圈7-1和u型磁芯7-2，所述励磁线圈7-1均匀缠绕在所述u型磁芯7-2上，通过在所述励磁线圈7-1上加载均匀的交变电流，激发出感应磁场，所述直流激励模块6包括两个永磁体，通过所述永磁体产生直流激励感应磁场，所述u型软铁4作用是构成直流激励模块6产生的空间磁场的磁回路；所述tmr磁传感器9拾取畸变的磁场信号，通过所述信号处理电路3进行放大和滤波处理。
22.进一步地，所述大磁屏蔽层5套在所述交流激励模块7外侧，屏蔽所述直流激励模块6产生的空间磁场对所述交流激励模块7的影响，所述小磁屏蔽层8套在所述tmr磁传感器9外侧，屏蔽所述交流激励模块7和直流激励模块6产生的空间磁场对漏磁场的影响，所述柔软刚刷10下端直接与被检试件接触，将直流激励模块6产生的磁场导入到被检试件内，增大漏磁场强度。
23.进一步地，所述外壳12包括主体12-1、tmr安装槽12-2、小磁屏蔽层安装槽12-3、u型磁芯安装槽12-4、大磁屏蔽层安装槽12-5、直流激励模块安装槽12-6、柔软刚刷安装槽12-7、螺纹孔12-8、雷莫接头安装孔12-9，所述tmr安装槽12-2设在外壳12底部中间位置，安装所述tmr磁传感器9，所述小磁屏蔽层安装槽12-3均布在外壳12底部所述tmr安装槽12-2的四周，安装所述小磁屏蔽层8，所述u型磁芯安装槽12-4设在外壳12底部所述tmr安装槽12-2的两侧，用于安装所述交流激励模块7的u型磁芯7-2，所述大磁屏蔽层安装槽12-5设在外壳12底部所述u型磁芯安装槽12-4外侧，所述直流激励模块安装槽12-6设在所述探头长度方向两端处，用于安装所述直流激励模块6的永磁体和u型软铁4，所述柔软刚刷安装槽12-7设在所述直流激励模块安装槽12-6正下方，用于安装柔软刚刷10，所述螺纹孔12-8和所述固定螺钉1配合，固定所述外壳12和所述压盖2，所述雷莫接头安装孔12-9和所述雷莫接头11过盈配合。

技术特征：
1.一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头，其特征在于，包括固定螺钉、压盖、信号处理电路、u型软铁、大磁屏蔽层、小磁屏蔽层、交流激励模块、直流激励模块、tmr磁传感器、柔软刚刷、雷莫接头、外壳；所述交流激励模块包括励磁线圈和u型磁芯，所述励磁线圈均匀缠绕在所述u型磁芯上，通过在所述励磁线圈上加载均匀的交变电流，激发出感应磁场，所述直流激励模块包括两个永磁体，通过所述永磁体产生直流激励感应磁场，所述u型软铁作用是构成直流激励模块产生的空间磁场的磁回路；所述tmr磁传感器水平放置在所述外壳底部中间位置，所述交流激励模块安装在所述tmr磁传感器的正上方，所述直流激励模块安装在所述交流激励模块两端的外侧，正对所述交流激励模块磁芯的两个管脚，所述直流激励模块的上端连接所述u型软铁，下端连接所述柔软刚刷，所述柔软刚刷下端直接与被检试件接触，所述大磁屏蔽层套在所述直流激励模块与所述交流激励模块正中间，所述小磁屏蔽层套在所述交流激励模块与所述tmr磁传感器正中间，所述信号处理电路安装在所述u型软铁的上端，所述雷莫接头安装在所述外壳的一侧，在所述检测探头与机箱之间传输信号，所述压盖的四个角设有通孔，通过所述固定螺钉固定所述外壳；所述tmr磁传感器拾取畸变的磁场信号，通过所述信号处理电路进行放大和滤波处理。2.如权利要求1所述的一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头，其特征在于，所述激励模块设有两个，分别产生直流激励磁场和交流激励磁场。3.如权利要求1所述的一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头，其特征在于，所述大磁屏蔽层套在所述交流激励模块外侧，屏蔽所述直流激励模块产生的空间磁场对所述交流激励模块的影响，所述小磁屏蔽层套在所述tmr磁传感器外侧，屏蔽所述交、直流激励模块产生的空间磁场对漏磁场的影响，所述柔软刚刷下端直接与被检试件接触，将直流激励模块产生的磁场导入到被检试件内，增大漏磁场强度。4.如权利要求1所述的一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头，其特征在于，所述外壳包括主体、tmr安装槽、小磁屏蔽层安装槽、u型磁芯安装槽、大磁屏蔽层安装槽、直流激励模块安装槽、柔软刚刷安装槽、螺纹孔、雷莫接头安装孔，所述tmr安装槽设在外壳底部中间位置，安装所述tmr磁传感器，所述小磁屏蔽层安装槽均布在外壳底部所述tmr安装槽的四周，安装所述小磁屏蔽层，所述u型磁芯安装槽设在外壳底部所述tmr安装槽的两侧，用于安装所述交流激励模块的u型磁芯，所述大磁屏蔽层安装槽设在外壳底部所述u型磁芯安装槽外侧，所述直流激励模块安装槽设在所述探头长度方向两端处，用于安装所述直流激励模块的永磁体与u型软铁，所述柔软刚刷安装槽设在所述直流激励模块安装槽正下方，用于安装柔软刚刷，所述螺纹孔和所述固定螺钉配合，固定所述外壳和所述压盖，所述雷莫接头安装孔和所述雷莫接头过盈配合。

技术总结
本发明提供一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头，包括固定螺钉、压盖、信号处理电路、U型软铁、大磁屏蔽层、小磁屏蔽层、交流激励模块、直流激励模块、TMR磁传感器、柔软刚刷、雷莫接头、外壳。TMR磁传感器安装在外壳的底部，交流激励模块安装在TMR磁传感器的正上方，包括励磁线圈和U型磁芯。直流激励模块为两个永磁体，其上端连接U型软铁，来构成磁回路，下端连接柔软刚刷，将直流激励模块产生的磁场导入到被检试件内。信号处理电路对TMR磁传感器输出的信号进行放大滤波处理。本发明提供的一种基于交直流复合激励带磁屏蔽层的高灵敏度检测探头操作简单，可以区分表面与埋深缺陷，实现缺陷的准确识别与量化，降低缺陷误判率。缺陷误判率。缺陷误判率。


技术研发人员：王运才 袁新安 李伟 聂子辰 田正磊 周靖
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/7/21