[发明专利]用于空心车轴内壁探伤的阵列式柔性涡流探头

说明书

用于空心车轴内壁探伤的阵列式柔性涡流探头，属于涡流无损检测技术领域。包括阵列式接收印制线、激励印制线、柔性基质。柔性基质具有多层结构以实现接收印制线和激励印制线的复杂走线。阵列式接收印制线的各阵元采用螺旋状走线形式，一个一维接收阵列采用一根激励印制线进行激励，激励印制线的走线对该组中各个接收阵元形成包围布局。所述阵列式柔性涡流探头采用激励和接收分离的形式，可应用于空心车轴或其他管状构件内壁全方向缺陷的检测，并可实现绝对式和差分式检测方式。所述阵列式柔性涡流探头可在无机械旋转情况下完成探伤工作，提高检测效率，并可采用多组阵列提高探伤的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种无损检测探头，特别涉及一种用于空心车轴内壁探伤的阵列式柔性涡流探头。

背景技术

在20世纪80年代末，涡流阵列技术被提出并逐渐发展成一个研究热门领域。相比于传统的涡流单探头，涡流阵列传感器能够在保证相同检测灵敏度和空间分辨率的前提下，实现对被测工件表面的高速扫描而无需机械移动探头或者减少机械扫描所需的自由度。从而降低对机械扫描设备的精度要求以及相应的成本开支并节省检测时间，便于实现关键部件的原位检测，在大面积工件的检测或测量中表现出突出优势。涡流阵列传感器在探头结构设计、检测实施策略和信号成像处理等方面具备潜在的改进空间，可消除对某一走向缺陷和长裂纹的盲视问题，提高其检测可靠性和质量。随着加工工艺的进步，阵列式柔性涡流探头的实现为具有复杂工件表面的检测和测量提供了可行的解决方案，进一步提高了涡流检测技术的适应性。

涡流阵列检测技术被广泛应用于裂纹或腐蚀缺陷的无损检测和在线监控，如核电站中蒸汽发生器传热管道广布微裂纹的检测、飞机金属螺栓结构或铆接结构的疲劳裂纹在线监测、高压涡轮叶片的裂纹检测、油气管道的外表面腐蚀检测等。该技术也用于激光焊接焊缝质量评估，包括对焊缝中横向和纵向表面裂纹、未熔合、焊缝气孔和其他表面不连续进行检测和表征。

针对空心车轴内壁裂纹的探伤，传统的方法是采用超声检测，超声检测由于受固有波影响在待测工件表面存在一定的盲区，从而影响空心车轴内壁裂纹的探伤的可靠性和精度。另外目前实际生产中运行的空心车轴超声波探伤机采用的多个超声探头组成的探头架，在进行空心车轴内壁裂纹检测时，探头除了轴向进给运动外还需要探头的旋转运动，因此效率上有待提高。近年来也发展了采用超声相控阵探头进行空心车轴内壁缺陷的检测，但为了实现全方向裂纹的检测，使得探头压电晶片的形状和布置复杂化。而上述的阵列式柔性涡流探头则是建立在电磁感应原理基础上，对于导电材料构件表面缺陷的检测具有一定的优势，因此适用于空心车轴内壁缺陷的检测。公开号为CN101413922A的专利中，提出了一种自发自收形式的阵列式柔性涡流探头高灵敏度无损检测方法及其探头装置，通过提高线圈单元的个体电感量，从而提高探头灵敏度。相比于自发自收的形式，采用激励和接收相分离的布线，可以使探头设计更加灵活，可以通过复杂的布线对不同的被测工件的检测实现更好的适应性。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种用于空心车轴内壁探伤的阵列式柔性涡流探头，该探头能以绝对式或差分式的检测方式对空心车轴(或其他管状构件)内壁全方向缺陷进行检测。

本发明的技术方案如下：

用于空心车轴内壁探伤的阵列式柔性涡流探头，含有柔性基质、激励印制线和接收印制线，所述柔性基质具有多层结构，激励印制线和接收印制线布置在多层结构的层面以及层与层之间；接收印制线呈阵列式布局，阵列式布局由若干个一维接收阵列构成，接收印制线的各接收阵元采用螺旋状走线形式，各接收阵元的大小、线宽、厚度和圈数一致，一维接收阵列中相邻接收阵元的间距保持一致但绕向相反；每个一维接收阵列采用一根激励印制线进行激励，激励印制线的走线对该一维接收阵列中各个接收阵元形成包围布局，且激励印制线形成的相邻包围圈中电流流向相反。

优选的，所述激励印制线和接收印制线位于不同层，接收印制线中各接收阵元螺旋走线形状和激励印制线包围圈形状均为矩形。

优选的，在接收印制线之外的同层区域通过覆铜形成屏蔽区域。