阅读说明：本技术 一种双d聚焦线圈阵列远场涡流探头及其检测方法 (double-D focusing coil array far-field eddy current probe and detection method thereof ) 是由 宋凯 霍俊宏 李子璇 崔西明 张丽攀 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：一种双D聚焦线圈阵列远场涡流探头及其检测方法。双D聚焦线圈阵列远场涡流探头包括用于产生聚焦激励磁场的激励单元、用于拾取检测信号的检测单元以及用于屏蔽直接耦合通道电磁场的屏蔽单元,所述激励单元包括呈一定角度倾斜的双D激励线圈和磁场结构。本发明的双D聚焦线圈阵列远场涡流探头,通过设置双D聚焦线圈使得磁场聚焦至铆接件,这样可以使得线圈产生的低频电磁场渗透至更深的深度,更加有利于检测较深的埋深缺陷；此外,通过设置阵列检测线圈呈线性阵列放置,这样可利用阵列检测信号对缺陷长度进行评价,从而避免重大事故的发生。此外,本发明还提供一种应用于双D聚焦线圈阵列远场涡流探头的检测方法。(A double-D focusing coil array far-field eddy current probe and a detection method thereof. The double-D focusing coil array far-field eddy current probe comprises an excitation unit for generating a focusing excitation magnetic field, a detection unit for picking up a detection signal and a shielding unit for shielding a direct coupling channel electromagnetic field, wherein the excitation unit comprises a double-D excitation coil and a magnetic field structure which are inclined at a certain angle. According to the double-D focusing coil array far-field eddy current probe, the double-D focusing coil is arranged to focus the magnetic field to the riveting piece, so that the low-frequency electromagnetic field generated by the coil can penetrate to a deeper depth, and the detection of a deeper buried depth defect is facilitated; in addition, the array detection coils are arranged in a linear array, so that the defect length can be evaluated by using array detection signals, and the occurrence of major accidents is avoided. In addition, the invention also provides a detection method applied to the double-D focusing coil array far-field eddy current probe.)

一种双D聚焦线圈阵列远场涡流探头及其检测方法

技术领域

本发明涉及飞机铆接结构件检测技术领域，特别是涉及一种双D聚焦线圈阵列远场涡流探头及其检测方法。

背景技术

铆接结构件是飞机结构装配的主要连接方式，飞机在飞行过程中，机体受到交变应力的影响，铆接部位孔周产生应力集中从而萌生疲劳裂纹，导致机体断裂造成重大事故。现有一种涡流检测技术，因其具有无需耦合剂、检测速度快、灵敏度高、在役检测等优点，所以涡流检测技术广泛应用于飞机铆接部件检测，具体的，一般采用检测线圈与激励线圈横跨铆钉中心的远场涡流探头，使其旋转检测铆接结构的孔周裂纹缺陷，但这种远场涡流检测探头只能有效检测埋深较浅的裂纹缺陷，无法检测埋深较深的隐藏缺陷，并且其无法有效评价裂纹长度，致使铆接部件仍存在很大的安全隐患。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可有效检测比原有技术埋深更深层次的缺陷和能评价裂纹缺陷长度的双D聚焦阵列远场涡流检测探头及其检测方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双D聚焦线圈阵列远场涡流探头，包括用于产生聚焦激励磁场的激励单元、用于拾取检测信号的检测单元以及用于屏蔽直接耦合通道电磁场的屏蔽单元，所述激励单元包括呈一定角度倾斜的双D激励线圈和磁场结构，所述检测单元包括阵列检测线圈组和阵列磁路结构，所述屏蔽单元包括第一屏蔽件、第二屏蔽件以及第三屏蔽件，所述屏蔽单元为多层屏蔽结构。

进一步的，所述双D激励线圈为两个D型绕制线圈，所述双D激励线圈呈一定角度沿着所述激励单元和所述检测单元轴线轴对称放置且绕向相同，所述磁场结构为D形，所述双D激励线圈缠绕于所述磁场结构中。

进一步的，所述阵列检测线圈组为矩形线性阵列线圈组，所述阵列磁路结构为长方体，阵列检测线圈组卷绕于阵列磁路结构中。

进一步的，所述第一屏蔽件包覆于所述双D激励线圈及所述磁场结构上，所述第一屏蔽件和所述激励单元均固设于所述第三屏蔽件上，所述第二屏蔽件包覆于所述阵列检测线圈组及所述阵列磁路结构上，所述第二屏蔽件和所述检测单元均固设于所述第三屏蔽件上。

进一步的，所述第一屏蔽件、所述第二屏蔽件均由铝合金材料制成，所述第三屏蔽件由铜材料制成，所述磁场结构、所述阵列磁路结构材料均由铁氧体或者硅钢材料制成。

进一步的，所述双D激励线圈同时通以同相位同频的正弦激励信号，所述双D激励线圈匝数一致。

进一步的，述激励单元和检测单元横跨铆钉放置。

一种应用于如上所述的双D聚焦线圈阵列远场涡流探头的双D聚焦线圈阵列涡流检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：置于被检铆接结构件上的双D聚焦激励线圈通以同相同频的低频正弦波信号，所述双D聚焦激励线圈呈一定倾斜角度放置在所述被检测铆接件中产生聚焦低频磁场；

步骤二：所述激励单元和所述检测单元横跨铆钉放置，沿铆接件铆钉表面旋转双D聚焦阵列远场涡流检测探头，使置于孔边呈线性阵列的阵列检测线圈在远场区拾取蕴含被检铆接件内部缺陷信息的涡流场信号，并将信号发送给信号调理模块及显示模块。

本发明提供的双D聚焦线圈阵列远场涡流探头，包括用于产生聚焦激励磁场的激励单元、用于拾取检测信号的检测单元以及用于屏蔽直接耦合通道电磁场的屏蔽单元，所述激励单元包括呈一定角度倾斜的双D激励线圈和磁场结构，所述检测单元包括阵列检测线圈组和阵列磁路结构，所述的屏蔽单元为多层屏蔽结构。本发明提供的双D聚焦线圈阵列远场涡流探头，通过设置双D聚焦线圈使得磁场聚焦至铆接件，这样可以使得线圈产生的低频电磁场渗透至更深的深度，更加有利于检测较深的埋深缺陷；此外，通过设置阵列检测线圈呈线性阵列放置，这样可利用阵列检测信号对缺陷长度进行评价，从而避免重大事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对应本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的双D聚焦线圈阵列远场涡流探头的爆炸图；

图2为本发明的双D聚焦线圈阵列远场涡流探头的放置示意图；

图3为本发明的双D聚焦线圈阵列远场涡流检测方法的示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：

双D激励线圈1、磁场结构2、第一屏蔽件3、阵列检测线圈组4、阵列磁路结构5、第二屏蔽件6、第三屏蔽件7、信号调理模块8、显示模块9。

具体实施方式

以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

请参考图1-图3，本发明的一种双D聚焦线圈阵列远场涡流探头包括用于产生聚焦激励磁场的激励单元、用于拾取检测信号的检测单元以及用于屏蔽直接耦合通道电磁场的屏蔽单元，所述激励单元包括呈一定角度倾斜的双D激励线圈1和磁场结构2，所述检测单元包括阵列检测线圈组4和阵列磁路结构5，所述屏蔽单元包括第一屏蔽件3、第二屏蔽件6以及第三屏蔽件7，所述屏蔽单元为多层屏蔽结构。

在一个实施方式中，所述双D激励线圈为两个D型绕制线圈，所述双D激励线圈呈一定角度沿着所述激励单元和所述检测单元轴线轴对称放置且绕向相同，所述磁场结构为D形，所述双D激励线圈缠绕于所述磁场结构中。

在一个实施方式中，所述阵列检测线圈组为矩形线性阵列线圈组，所述阵列磁路结构为长方体，阵列检测线圈组卷绕于阵列磁路结构中。

在一个实施方式中，所述第一屏蔽件3包覆于所述双D激励线圈1及所述磁场结构2外，所述第一屏蔽件3和所述激励单元均固设于所述第三屏蔽件7上，所述第二屏蔽件6包覆于所述阵列检测线圈组4及所述阵列磁路结构5外，所述第二屏蔽件6和所述检测单元均固设于所述第三屏蔽件7上。

在一个实施方式中，所述第一屏蔽件3、所述第二屏蔽件6均由铝合金材料制成，所述第三屏蔽件7由铜材料制成，所述磁场结构2、所述阵列磁路结构5材料均由铁氧体或者硅钢材料制成。

在一个实施方式中，所述双D激励线圈同时通以同相位同频的正弦激励信号，所述双D激励线圈匝数一致。

在一个实施方式中，所述激励单元和检测单元横跨铆钉放置。

本发明还提供了一种双D聚焦线圈阵列涡流检测方法，包括以下步骤：置于被检铆接结构件上的双D聚焦激励线圈通以同相同频的低频正弦波信号，双D形线圈呈一定倾斜角度放置在被检测铆接件中产生聚焦低频磁场；如图2所示，所述激励单元和检测单元横跨铆钉放置，沿铆接件铆钉表面旋转双D聚焦阵列远场涡流检测探头，使置于孔边呈线性阵列的阵列检测线圈4在远场区拾取蕴含被检铆接件内部缺陷信息的涡流场信号，并将信号发送给信号调理模块8及显示模块9。

一种双D聚焦线圈阵列涡流检测方法还包括缺陷长度评价，其具体包括以下步骤：

1）阵列检测线圈组检测信号分别记为

A₀、A₁、A₂……A_n(n=0,1,2,3……)；

2）记单个检测线圈总宽度为W，A_qn=A_n/A_n-1，设初值n=1，阈值记为A_q0，进行如下判断：

A_qn≥A_q0 （1）

A_qn＜A_q0 （2）

如式（1）成立，则进行步骤3）；如式（2）成立，则进行步骤4）；

3）使得n=n+1，在回到步骤2）；

4）裂纹长度L可以式（3）求出：

L=W×n （3）

本发明提供的双D聚焦线圈阵列远场涡流探头，包括用于产生聚焦激励磁场的激励单元、用于拾取检测信号的检测单元以及用于屏蔽直接耦合通道电磁场的屏蔽单元，所述激励单元包括呈一定角度倾斜的双D激励线圈和磁场结构，所述检测单元包括阵列检测线圈组和阵列磁路结构，所述的屏蔽单元为多层屏蔽结构。本发明提供的双D聚焦线圈阵列远场涡流探头，通过设置双D聚焦线圈使得磁场聚焦至铆接件，这样可以使得线圈产生的低频电磁场渗透至更深的深度，更加有利于检测较深的埋深缺陷；此外，通过设置阵列检测线圈呈线性阵列放置，这样可利用阵列检测信号对缺陷长度进行评价，从而避免重大事故的发生。

以上实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都是属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。