[实用新型]一种基于磁场传感器的柔性涡流阵列传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于磁场传感器的柔性涡流阵列传感器，是将柔性涡流阵列传感器的感应单元替换为磁场传感器形成的传感结构。还包括柔性电路板和连接板，多个磁场传感器横向阵列式排布并焊接在连接板上，连接板焊接在柔性电路板上。柔性电路板包括印制在柔性基底上的激励线圈、信号传输线路、信号输出端口、电压传输线路、供电端口、激励电流传输线路和激励电流输入端口；信号输出端口通过信号传输线路与多个磁场传感器的信号输出端一一对应连接，供电端口通过电压传输线路与多个磁场传感器的电源端对应连接，激励电流输入端口通过激励电流传输线路与激励线圈的两端电性连接。采用磁场传感器作为感应单元，实现了对结构内部裂纹的定量监测。

技术领域

本实用新型属于结构健康无损检测领域，涉及一种基于磁场传感器的柔性涡流阵列传感器。

背景技术

在现阶段常用的传感器监测技术中，应变传感器是一种比较成熟的传感器，可以实时监测结构所受的应力。但是，该传感器对于微小裂纹的萌生和扩展不灵敏，难以监测，同时也只能监测表面裂纹。光纤传感器可以监测变形、载荷，但是该传感器受温度影响较大，但是对深层（内部）裂纹的研究较少。声发射传感器可以监测裂纹的萌生和扩展，但是当装备在运行中时，会产生很大的噪音信号，如飞机发动机产生的噪音，这些会给信号处理带来不小的挑战。比较真空传感器可以监测裂纹的萌生和扩展情况，且可以定量监测，但是该传感器也只能监测表面裂纹。同时，对该漆层的监测时，裂纹监测准确率会大打折扣。导波传感器监测面积大，低频振动环境不会对导波产生大的扰动，可以监测腐蚀、疲劳裂纹、螺栓松动等，但是该传感器对于复杂结构的监测具有较大的难处。涡流传感器作为一种常规的传感器，具有成熟的理论基础。涡流传感器一般用于无损探伤领域，但是柔性涡流阵列传感器既可以用于无损探伤领域，也可以用于结构健康监测领域，因为该传感器具有质量轻和柔性可弯曲的特点，且可以根据结构的具体监测部位进行设计，具有较好的形状适应性，在结构健康监测领域具有较宽广的应用前景。柔性涡流阵列传感器是通过柔性电路印刷技术将激励线圈和感应线圈印制在柔性基底上，一般激励线圈和感应线圈的匝数较少，同时线圈的尺寸较小，无法承受大的激励电流，因此，为了提高传感器裂纹监测灵敏度，设置激励电流的频率较高，受趋肤效应的影响，其只能监测表面裂纹，无法对结构内部即深层裂纹进行监测。

发明内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种基于磁场传感器的柔性涡流阵列传感器，以解决现有的柔性涡流阵列传感器用于裂纹监测时只能监测结构的表面裂纹而无法监测结构内部裂纹的问题。

本实用新型实施例所采用的技术方案是：一种基于磁场传感器的柔性涡流阵列传感器，是将柔性涡流阵列传感器的感应单元替换为磁场传感器形成的传感结构。

进一步的，还包括柔性电路板和连接板，多个磁场传感器横向阵列式排布并焊接在连接板上，连接板焊接在柔性电路板上，且多个磁场传感器通过连接板与柔性电路板上的电路对应连接。

进一步的，所述柔性电路板包括印制在柔性基底上的激励线圈、信号传输线路、信号输出端口、电压传输线路、供电端口、激励电流传输线路和激励电流输入端口；信号输出端口通过信号传输线路与多个磁场传感器的信号输出端一一对应连接，供电端口通过电压传输线路与多个磁场传感器的电源端对应连接，激励电流输入端口通过激励电流传输线路与激励线圈的两端电性连接。

进一步的，所述连接板的正面设置有传感器焊盘，连接板的反面设置有连接板焊盘，连接板焊盘与传感器焊盘一一对应连接；磁场传感器焊接在传感器焊盘上，连接板通过连接板焊盘焊接在柔性电路板上，连接板焊盘与柔性电路板上的信号传输线路、电压传输线路对应连接。

进一步的，所述磁场传感器采用隧道磁阻传感器、GMR传感器或霍尔传感器。

进一步的，激励线圈的每匝线圈均呈方波形排布，且其呈方波形排布的各匝线圈由内向外依次串联。

进一步的，激励线圈的每匝呈方波形排布的线圈的纵向激励线条长度远大于其横向激励线条长度，且各匝线圈对应的纵向激励线条组成一个激励线条组；