專(zhuān)利名稱(chēng)：用于磁帶測(cè)試的渦流感應(yīng)器和基于其的掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于由導(dǎo)電(特別是非鐵磁性)材料制成的物品的磁帶測(cè)試和用于使用撓性磁載體(特別是磁帶)將關(guān)于位于所述物品表層中的缺陷的信息文件化的感應(yīng)器和掃描儀結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)器和掃描儀可用于機(jī)器部件(特別是如果其至少部分由介電保護(hù)性和/或裝飾性涂層或介電雜質(zhì)隱藏)的機(jī)械損傷痕跡的取證調(diào)查，用于評(píng)估標(biāo)記在汽車(chē)部件上刻蝕的識(shí)別標(biāo)志或珠寶或金條上的驗(yàn)證標(biāo)記的真實(shí)性，并且用于探測(cè)通過(guò)機(jī)械處理、焊接、硬釬焊、軟釬焊或蝕刻等消除或改變前述或其他標(biāo)記的痕跡，和用于機(jī)械工業(yè)(特別是在飛機(jī)制造和火箭生產(chǎn)中，在核反應(yīng)堆的零件制備中和第一及每下一次零件測(cè)試的結(jié)果必須存儲(chǔ)用于評(píng)估磨損及其剩余使用壽命時(shí)的其他情況中) 中優(yōu)選薄層元件的非破壞性質(zhì)量測(cè)試。術(shù)語(yǔ)“缺陷”下文中分別指任意導(dǎo)電物品的表面幾何形狀的任何改變，并且指表層的化學(xué)沉積物和/或結(jié)構(gòu)的任何非均勻性，所述缺陷由于以下原因而出現(xiàn)由于事故(例如以刮擦、凹痕、裂縫，包括外來(lái)粒子等的形式)或預(yù)謀的機(jī)械和/ 或化學(xué)損傷，和由于物品生產(chǎn)過(guò)程中的故障或其自然磨損(例如，以微裂紋或微腔的形式)。
背景技術(shù)：
眾所周知，磁帶測(cè)試包括以下步驟將撓性磁信息攜帶介質(zhì)(通常為一片磁帶)固定到研究的導(dǎo)電物品表面上，將該物品與磁帶一起磁化，由于研究物品中的漏磁場(chǎng)的作用，將探測(cè)的信號(hào)記錄在磁帶上，從該物品表面取下記錄的磁帶，讀取獲得的記錄，用于評(píng)估出現(xiàn)的缺陷及其幾何形狀、尺寸和位置。如果用作磁帶測(cè)試對(duì)象的導(dǎo)電物品由鐵磁性材料制成，則其可通過(guò)施加外部的恒定或緩慢變化的磁場(chǎng)來(lái)磁化[參見(jiàn)例如1. Π P H 6 O ρ M A JT fl
Hepa 3pynjaioiii;ero kohtpojih MaTepnajroB H H3AeJTHH/CnpaBOMHHK ΠΟΑ ρβΑ^ΚΙ^ΗΘΗ
B . B . K Ji ο e B a. -Μ. ； M a πι η η ο c τ ρ ο e η η e , 1976, c. 56-63 (英文用于非破壞性檢測(cè)材料和物品的裝置/V. V. Kluyev編輯的手冊(cè)，莫斯科，出版
社‘丨 Mashinostroyeniye ,1976,56-63 M ) ；2.rocT 25225-82. Kohtρ O JT rL.H ^3 ρ a 3 pynia ιοιιι;η η.ΙΙΙββι c βa ρ ηhi χ c ο e α μ η e H H Hτ r)y60np0B0A0B. MarHHTorρ a φH M e C K H H ΜΘΤο A (英
文USSR GOST 25225-82的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。非破壞性檢測(cè)。管線的焊接接合。磁記錄方法)； 3.Jack Blitz. Electrical and magnetic methods of nondestructive testing. CRCPress, 1991,65-67 頁(yè)；4. US 3，534，258，及其他]。獲得的記錄可使用通常的磁頭或霍爾傳感器讀取，或使用通常的磁粉或基于克爾效應(yīng)或法拉第效應(yīng)的磁光裝置視覺(jué)化(參見(jiàn)SU 697905 JP 58461 of 04. 1983 ；US 4，625，167 ；US 4，695，796 ；US 4，755，752 ；RU 2159426 ；RU 2165079 和其他文獻(xiàn))。遺憾的是，所述方法和上面提到的實(shí)現(xiàn)所述方法的裝置不適用于非鐵磁性導(dǎo)電物品的磁帶測(cè)試，非鐵磁性導(dǎo)電物品中磁場(chǎng)僅由電流激發(fā)并且維持。US 5，7M，044公開(kāi)了用于在非鐵磁性導(dǎo)電物品中電流(和各自的漏磁場(chǎng))接觸勵(lì)磁的方法。其中，合適的(優(yōu)選脈沖)電流源必須通過(guò)接觸電極連接到研究物品的相對(duì)部分，必須產(chǎn)生最大動(dòng)力的放電電流，然后可將由位于放電電流軌跡上的缺陷造成的感應(yīng)磁場(chǎng)的變形記錄在磁載體(具體地，磁膠)上。但是，不可能選擇適用于非鐵磁性物品的磁帶測(cè)試的通用電流源，因?yàn)槠渚哂忻黠@不同的幾何形狀、尺寸、質(zhì)量和電導(dǎo)率。而且，即使在任何研究的物品中使用脈沖電流源用于電流(和感應(yīng)產(chǎn)生的漏磁場(chǎng))的接觸勵(lì)磁，物品表面上的介電涂層或偶然的介電雜質(zhì)仍實(shí)際上不包括涉及缺陷的信息磁記錄。因此，這樣的物品的磁帶測(cè)試優(yōu)選基于脈沖電流源和渦流感應(yīng)器的結(jié)合使用。 因此，G. L. Fitzpatrick 等人的論文《Magneto-optic/Eddy Current Imaging of Aging Aircraft :a New NDI Technique》公開(kāi)了一種用于缺陷的磁光視覺(jué)化的裝置(參見(jiàn) MATERIAL EVALUATION, 1993 年 12 月，1402-1407 頁(yè))。該裝置包括非接觸式渦流感應(yīng)器，其連接到脈沖電流源，成形為導(dǎo)電板，在操作位置中設(shè)置在研究的非鐵磁性導(dǎo)電物品的表面上方或附近，磁光轉(zhuǎn)換器，其具有與所述感應(yīng)器相關(guān)的幾何形狀和尺寸，并且在操作位置中設(shè)置在所述感應(yīng)器上方，和用于獲得圖像的光檢測(cè)器(具體地，用于顯像記錄的裝置)，其用于圖像的文件化和/或分析。板狀感應(yīng)器能夠經(jīng)受強(qiáng)電流而沒(méi)有明顯變熱。因而，其特別可用于大尺寸非鐵磁性零件的研究。特別地，已知實(shí)際上使用所述感應(yīng)器來(lái)檢測(cè)飛機(jī)零件中深度腐蝕的裂縫禾口斑點(diǎn)(參見(jiàn) Y. Fan, Y. Deng, Ζ. Zeng, L. Udpa, W. Shih, G. Fitzpatrick, Aging Aircraft Rivet Site Inspection Using Magneto-Optic Imaging :Automation and Realtime Image Processing，在2006年3月6_9日亞特蘭大第九屆FAA/DoD/NASA聯(lián)合舉辦的老齡飛機(jī)會(huì)議提出)。但是，使板狀感應(yīng)器(而且還包括磁光轉(zhuǎn)換器)適應(yīng)研究物品的表面的不同幾何形狀非常困難。分別地，磁光轉(zhuǎn)換器關(guān)于缺陷的靈敏度(和磁測(cè)試的可靠性)將降低，感應(yīng)器和磁光轉(zhuǎn)換器的來(lái)自相對(duì)于研究物品表面的等距離處的偏差將與其差不多地增大。因而，這樣的渦流感應(yīng)器，其具有細(xì)且小的(特別是線)勵(lì)磁導(dǎo)體，和這樣的掃描儀，其具有內(nèi)嵌勵(lì)磁導(dǎo)體，并且沿任何研究物品表面可重新定位，它們優(yōu)選用于由導(dǎo)電(并且通常為非鐵磁性)材料制成的不同物品的磁帶測(cè)試。這樣的感應(yīng)器和這樣的掃描儀的最接近的類(lèi)似物可從US5，648，720 (Apparatus and method for producing a magnetic image of a conductive pattern using eddy currents)獲知。
已知的渦流感應(yīng)器(最初命名為“記錄頭結(jié)構(gòu)”)包括支撐元件，其為具有環(huán)形槽的介電鐵氧體板的形式，勵(lì)磁導(dǎo)體，其為設(shè)置在所述支撐元件的所述槽中的至少一卷細(xì)絲(即，直徑不大于0. 25mm)線圈，和適當(dāng)裝置，其用于將所述線圈連接到所選的脈沖電流源?；谒龈袘?yīng)器的掃描儀包括所述感應(yīng)器的適當(dāng)支架、這樣的感應(yīng)器和脈沖電流源。在操作位置中，掃描儀與適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)裝置可運(yùn)動(dòng)地裝配在一起，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于使所述掃描儀沿研究物品表面移動(dòng)，磁帶片疊置在該研究物品表面上。鐵氧體支撐元件通常設(shè)置成在操作位置中使所述環(huán)狀槽的對(duì)稱(chēng)面實(shí)際上垂直于研究物品的表面。這允許在導(dǎo)電物品的部分中在每一次放電脈沖過(guò)程中產(chǎn)生渦流電流，并且允許在磁帶上記錄圍繞所述感應(yīng)器線圈的外部磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng)的疊加的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)顯示了由研究物品中的缺陷確定的異常電阻的位置。掃描儀關(guān)于研究物品的步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)形成磁強(qiáng)記錄圖，其為對(duì)渦流感應(yīng)的一組漏磁場(chǎng)的復(fù)制。如從所述發(fā)明的標(biāo)題清楚的是，已知的感應(yīng)器和掃描儀是用于薄層印刷電導(dǎo)體完整性測(cè)試的裝置。但是，由于鐵氧體支撐元件和線圈形式的勵(lì)磁導(dǎo)體的組合增大了有效電阻，特別是感應(yīng)器對(duì)勵(lì)磁脈沖電流的感應(yīng)電阻，因此掃描儀對(duì)缺陷的靈敏度和磁帶測(cè)試的分辨能力大大受到限制。而且，鐵氧體支撐元件自身消減感應(yīng)磁場(chǎng)的主要部分。這些非常不利的影響抑制感應(yīng)的漏磁場(chǎng)對(duì)每一個(gè)研究的導(dǎo)電(以及，特別是非鐵磁性的和/或具有介電涂層的)物品的表層中的可能缺陷的響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于所述問(wèn)題通過(guò)改變材料，并且通過(guò)修改部件的幾何形狀，形成這樣的渦流感應(yīng)器和基于其的這樣的掃描儀，其能夠顯著提高對(duì)由導(dǎo)電材料，優(yōu)選非鐵磁性材料制成的任何物品的表面缺陷的靈敏度，和利用渦流的磁帶測(cè)試的分辨能力。所述問(wèn)題得到解決，原因在于根據(jù)本發(fā)明的用于磁帶測(cè)試的渦流感應(yīng)器，所述渦流感應(yīng)器包括非鐵磁性介電支撐元件，其在可操作平頭端中具有縱向凹槽；勵(lì)磁導(dǎo)體，其制成導(dǎo)線段的形狀，并且放置在所述支撐元件的所述凹槽中，和適當(dāng)?shù)难b置，其用于將所述導(dǎo)體連接到脈沖電流源。這樣的感應(yīng)器與最接近相似物(再次參見(jiàn)US 5，648，720)顯著不同。事實(shí)上，所提出的介電支撐元件由非鐵磁性材料(代替鐵氧體)制成，并且勵(lì)磁導(dǎo)體最初成形為線性導(dǎo)線段，其擱置在所述凹槽的底部上(代替至少由鐵氧體線圈覆蓋的勵(lì)磁導(dǎo)體)。這些新穎特征使有效電阻，特別是感應(yīng)器對(duì)勵(lì)磁脈沖電流的感應(yīng)器的感應(yīng)阻抗的顯著降低，并且避免由介電支撐元件形成的任何磁力線回路。因此，顯著提高感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)每一個(gè)研究的導(dǎo)電物品表層中可能的缺陷的響應(yīng)。顯著提高對(duì)缺陷的靈敏度和磁帶測(cè)試的分辨能力是前述技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的自然結(jié)果。第一附加特征在于，所述非鐵磁性介電支撐元件以單體板形成，并且所述勵(lì)磁導(dǎo)體通過(guò)由彈性介電材料制成的支承隔件擱置在所述凹槽的底部上。第二附加特征在于，所述非鐵磁性介電支撐元件以由彈性聚合物材料制成的單體板形成。
所述兩個(gè)特征中的任何一個(gè)允許適用于與勵(lì)磁導(dǎo)體的直徑相當(dāng)?shù)难芯课锲返谋砻娌灰?guī)則性。第三附加特征在于，所述導(dǎo)體是撓性的，并且所述支撐元件以腔室形成，所述腔室中，至少僅下壁用作彈性支承隔件，并且其在操作位置中由彈性流體介質(zhì)填充。這允許適用于比勵(lì)磁導(dǎo)體的直徑明顯更大的研究物品的表面不規(guī)則性。第四附加特征在于，所述導(dǎo)體是撓性的，并且所述支撐元件包括至少三個(gè)成排安裝的可滑動(dòng)節(jié)段，其每一個(gè)節(jié)段配備有與所述支撐元件的可操作平頭端相對(duì)設(shè)置的適當(dāng)?shù)膹椈芍Ъ堋＿@在掃描復(fù)雜的(特別是臺(tái)階狀)外形時(shí)，提供勵(lì)磁導(dǎo)體的這樣的節(jié)段和與這些節(jié)段相鄰的部分的互相獨(dú)立的相互配合的移動(dòng)。第五附加特征在于，所述彈簧支架為壓縮彈簧，其每一個(gè)配備有適當(dāng)?shù)膲嚎s力調(diào)節(jié)器。這允許渦流傳感器適用于具有之前已知的一種類(lèi)型模式的物品的磁帶測(cè)試。所述問(wèn)題得到解決還在于根據(jù)本發(fā)明的用于磁帶測(cè)試的掃描儀，其包括剛性主體；渦流感應(yīng)器，其與所述主體剛性裝配，并且包括非鐵磁性介電支撐元件，其在可操作平頭端中具有縱向凹槽；和勵(lì)磁導(dǎo)體，其制成導(dǎo)線段的形狀，并且放置在所述支撐元件的所述凹槽中；脈沖電流源，其安裝在所述主體上，和適當(dāng)?shù)难b置，其用于將所述渦流感應(yīng)器的所述導(dǎo)體連接到所述脈沖電流源。這樣的掃描儀由于上面說(shuō)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，對(duì)導(dǎo)電(特別是非鐵磁性)物品中表面和表面下缺陷具有高度靈敏度，并且確保磁帶測(cè)試的高分辨能力。第一附加特征在于，所述脈沖電流源配備有渦流勵(lì)磁電路，所述電路包括輸入勵(lì)磁電壓變換器，其具有配備有用于連接到外部或內(nèi)置電源的適當(dāng)裝置的動(dòng)力輸入端、電源開(kāi)關(guān)和動(dòng)力輸出端；勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器，其具有連接到所述電壓變換器的動(dòng)力輸出端的動(dòng)力輸入端、控制輸入端、控制輸出端和動(dòng)力輸出端，并且其配備有連接到所提到的控制輸入端的勵(lì)磁電壓設(shè)置裝置；時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，其具有連接到所述勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器的控制輸出端的控制輸入端，和控制輸出端；脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期的可編程控制器，其具有連接到所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的控制輸出端的控制輸入端、連接到所述勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器的動(dòng)力輸出端的動(dòng)力輸入端，并且其配備有連接到所提到的控制輸入端的脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期設(shè)置裝置；輸出脈沖電流的至少一級(jí)放大器，其具有與所述可編程控制器的控制輸出端連接的第一控制輸入端，和第二控制輸入端，與所述勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器的動(dòng)力輸出端連接的動(dòng)力輸入端，和用于連接渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體的動(dòng)力輸出端，并且其配備有連接到所述第二控制輸入端的脈沖上升速率設(shè)置裝置。配備有上面所述渦流脈沖勵(lì)磁電路的掃描儀可由可得部件形成，并且優(yōu)選用于制造環(huán)境中一種類(lèi)型的導(dǎo)電物品的線上質(zhì)量檢查。第二附加特征在于，所述輸出電流脈沖的放大器具有兩級(jí)放大器，并且包括初級(jí)放大器和末級(jí)放大器，其并聯(lián)連接到勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器的動(dòng)力輸出端，并且串聯(lián)連接到所述
7脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期可編程控制器的控制輸出端，并且所述渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體連接到所述末級(jí)放大器的動(dòng)力輸出端。這允許另外提高磁帶對(duì)導(dǎo)電物品表面缺陷的靈敏度， 并且提供各種非鐵磁性物品的有效的磁帶測(cè)試。第三附加特征在于，所述脈沖電流源另外配備有程序設(shè)計(jì)器，其用于電源目的連接到勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器的動(dòng)力輸出端，并且用于調(diào)節(jié)目的連接到所述脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期的可編程控制器。這允許再調(diào)節(jié)掃描儀進(jìn)行由任意導(dǎo)電材料制成的物品的磁帶測(cè)試，并且允許調(diào)節(jié)對(duì)不同缺陷的靈敏度。第四附加特征在于，所述脈沖電流源配備有用于檢查至少勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器和脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期可編程控制器的運(yùn)轉(zhuǎn)的診斷接口。這對(duì)于可沿研究物品表面手動(dòng)移動(dòng)的小型掃描儀的重新編程特別舒適。第五附加特征在于，所述脈沖電流源在記錄過(guò)程中配備有這樣的磁帶主動(dòng)可控偏磁電路，其包括偏磁電壓調(diào)節(jié)器，其具有連接到所述輸入勵(lì)磁電壓變換器的動(dòng)力輸出端的動(dòng)力輸入端、動(dòng)力輸出端和控制輸入端，并且其配備有連接到所提到的控制輸入端的偏磁電壓設(shè)置裝置，和偏磁信號(hào)的至少一級(jí)放大器，其連接到所述偏磁電壓調(diào)節(jié)器的動(dòng)力輸出端，用于控制的目的連接到所述可編程控制器，并且作為附加電流源連接到所述渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體。這顯著提高磁帶對(duì)由不明顯缺陷產(chǎn)生的弱信號(hào)的靈敏度。


通過(guò)參照附圖對(duì)所提出的渦流感應(yīng)器和掃描儀詳細(xì)描述來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，附圖中圖1顯示了具有基于以單體板形成的非鐵磁性介電支撐元件的渦流感應(yīng)器的掃描儀的示例性組件(軸測(cè)圖，其中，介電支撐元件的前部有條件地去除，另外顯示了研究物品的一部分和放置在所述物品上的磁帶片)；圖2顯示了基于具有彈性下壁的腔室形式的非鐵磁性介電支撐元件的渦流感應(yīng)器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)之一(軸測(cè)圖，其中，另外顯示了研究物品的一部分和一片磁帶)；圖3顯示了基于以成排安裝的幾個(gè)可滑動(dòng)節(jié)段形式的非鐵磁性介電支撐元件的渦流感應(yīng)器的其他優(yōu)選結(jié)構(gòu)(軸測(cè)圖，其中，另外顯示了研究物品的一部分和一片磁帶)；圖4顯示了磁帶測(cè)試過(guò)程中用于渦流感應(yīng)器電源的脈沖電流源的示例性框圖；圖5顯示了研究物品中渦流感應(yīng)的物理圖；圖6顯示了由于渦流感應(yīng)器由單極性矩形電壓脈沖勵(lì)磁產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)序圖；圖7顯示了由于渦流感應(yīng)器由鋸齒形電壓脈沖勵(lì)磁產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)序圖；圖8顯示了由于感應(yīng)器由雙極性矩形電壓脈沖勵(lì)磁產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)序圖；圖9顯示了具有表面鐵磁性?shī)A雜物的鎂鋁合金測(cè)試對(duì)象的放大照片；圖10顯示了根據(jù)圖9的測(cè)試對(duì)象表面的視覺(jué)化磁強(qiáng)記錄圖；圖11顯示了具有油漆涂層和該涂層下面掩蓋的反常標(biāo)記的硬鋁測(cè)試對(duì)象的放大照片；
圖12顯示了根據(jù)圖11的測(cè)試對(duì)象表面的視覺(jué)化磁強(qiáng)記錄圖；圖13顯示了具有實(shí)際上不可見(jiàn)表面裂縫的硬鋁測(cè)試對(duì)象的放大照片；圖14顯示了根據(jù)圖13的測(cè)試對(duì)象表面的視覺(jué)化磁強(qiáng)記錄圖。
具體實(shí)施例方式所提出的用于磁帶測(cè)試的渦流感應(yīng)器的每一個(gè)實(shí)施例(參見(jiàn)圖1-3)包括非鐵磁性介質(zhì)支撐元件1，其在可操作平頭端具有沒(méi)有特別標(biāo)示的縱向凹槽，優(yōu)選撓性的勵(lì)磁導(dǎo)體2 (例如，以直徑優(yōu)選在0. 3mm到0. 8mm范圍內(nèi)的銅段或其他金屬絲段，或由可具有不同直徑和化學(xué)成分的至少兩種線段扭絞形成的帶，或其他適當(dāng)?shù)膿闲噪妼?dǎo)體段的形式)，其設(shè)置在所述凹槽中，和適當(dāng)?shù)难b置(例如，導(dǎo)體路徑)3，其用于將所述導(dǎo)體2連接到所述脈沖電流源4。在最簡(jiǎn)單的情況下(參見(jiàn)圖1)，非鐵磁性介電支撐元件1以單體板形成，勵(lì)磁導(dǎo)體 2通過(guò)由彈性介電材料制成的支承隔件5抵靠在所述凹槽的底部上。單體板狀非鐵磁性介電支撐元件1可由電絕緣陶瓷(例如瓷材、滑石等)形成，或由剛性熱塑性塑料(例如聚丙烯、聚碳酸酯、卡普倫、基于苯乙烯的防震共聚物等)形成，或由基于熱固性聚合物粘合劑的剛性復(fù)合物(例如層壓膠布板)形成。支承隔件5可由柔軟彈性材料(例如微孔橡膠)制成。還可能(但是圖中未示出)使用由彈性介電(特別是聚合物)材料制成的形狀為單體板的支撐元件1。期望進(jìn)行磁帶測(cè)試的物品具有幾乎光滑的接觸表面。為了適用于不同研究物品的粗糙表面，期望使用撓性勵(lì)磁導(dǎo)體2。在該情況下，非鐵磁性介質(zhì)支撐元件1可制成腔室形式，其中至少僅下壁用作介電支承隔件5，并且在操作位置中，由彈性(優(yōu)選氣態(tài))流體介質(zhì)填充，所述流體介質(zhì)有條件地由發(fā)散的箭頭標(biāo)示(參見(jiàn)圖2)；或至少成排安裝的三個(gè)可滑動(dòng)節(jié)段6的形式，每一個(gè)部分配備有適當(dāng)?shù)膹椈芍Ъ埽鰪椈芍Ъ芘c該元件1的可操作平頭端相對(duì)設(shè)置。每一個(gè)該支架可以壓縮彈簧7形成，所述壓縮彈簧7配備有適當(dāng)?shù)膲嚎s力調(diào)節(jié)器8，如圖3中所示。用于磁帶測(cè)試的掃描儀(再次參見(jiàn)圖1)通?；诰哂薪殡?例如層壓膠布板) 主體9的印刷電路板，承載所述導(dǎo)體2的介電支撐元件1緊挨著連接到介電主體9，并且下面所述的脈沖電流源4的基本單元安裝在介電主體9上。用于將所述導(dǎo)體2連接到所述脈沖電流源4的裝置3—般說(shuō)來(lái)形成為以對(duì)稱(chēng)設(shè)置在主體9上的印刷有具有低(約毫歐)復(fù)合阻抗的導(dǎo)體路徑的板，目前情況的復(fù)合阻抗選擇為所述導(dǎo)體2的復(fù)合阻抗。掃描儀可具有任意的未示出的專(zhuān)用電源，例如通常的外部電網(wǎng)，或優(yōu)選內(nèi)置蓄電池。脈沖電流源4可具有不同的結(jié)構(gòu)，所述不同的結(jié)構(gòu)必須分別對(duì)應(yīng)于所選電源的輸出參數(shù)和對(duì)研究物品內(nèi)渦流勵(lì)磁電信號(hào)的振幅和時(shí)間參數(shù)的要求。脈沖電源4的結(jié)構(gòu)的優(yōu)選示例中的一個(gè)顯示在圖4中。該結(jié)構(gòu)具有用于脈沖渦流和各自的在研究物品中強(qiáng)度可變的磁場(chǎng)的勵(lì)磁電路。該電路包括輸入勵(lì)磁電壓變換器10，其具有動(dòng)力輸入端，動(dòng)力配備有用于連接到外部或內(nèi)置電源的適當(dāng)裝置；電源開(kāi)關(guān)11，其配備有未特別標(biāo)示的(例如LED)電源指示器；和電源輸出；
勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器12，其具有動(dòng)力輸入端，動(dòng)力連接到所述輸入勵(lì)磁電壓變換器10 的動(dòng)力輸出端；控制輸入端；控制輸出端；和動(dòng)力輸出端，并且其配備有連接到所提到的控制輸入端的勵(lì)磁電壓的設(shè)置裝置13 ；時(shí)鐘脈沖發(fā)生器14，其具有連接到勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器12的控制輸出端的控制輸入端，和控制輸出端；脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期的可編程控制器15，其具有連接到所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器 14的控制輸出端的控制輸入端，連接到所述勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器12的動(dòng)力輸出端的動(dòng)力輸入端，和控制輸出端，并且其配備有連接到所提到的控制輸入端的脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期的設(shè)置裝置16 ；輸出脈沖電流的至少一級(jí)(但是優(yōu)選兩級(jí))放大器，其具有與所述可編程控制器 15的控制輸出端連接的第一控制輸入端，和第二控制輸入端，連接到勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器12的動(dòng)力輸出端的動(dòng)力輸入端，和動(dòng)力輸出端，并且配備有連接到所述第二控制輸入端的脈沖上升速率的設(shè)置裝置17 (例如微調(diào)電位計(jì))，渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體2連接到所述動(dòng)力輸出端。請(qǐng)查照，對(duì)于本領(lǐng)域每一個(gè)技術(shù)人員清楚的是，所有后文提到的輸入和輸出由各自的箭頭標(biāo)示在附圖中。圖4中所示的示例性輸出脈沖電流的兩級(jí)放大器包括前級(jí)放大器18和末級(jí)放大器19，其并聯(lián)連接到勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器12的動(dòng)力輸出端，并且串聯(lián)連接到所述脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期可編程控制器15的控制輸出端，而且渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體2連接到末級(jí)放大器19的動(dòng)力輸出端。為了另外提高由不明顯缺陷產(chǎn)生的弱信號(hào)的靈敏度，脈沖電流源4的結(jié)構(gòu)可包括記錄過(guò)程中磁帶的主動(dòng)可控偏磁電路。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中(再次參見(jiàn)圖4)，該電路包括偏磁電壓調(diào)節(jié)器20，其具有連接到輸入勵(lì)磁電壓變換器10的動(dòng)力輸出端的動(dòng)力輸入端，動(dòng)力輸出端和控制輸入端，并且其配備有偏磁電壓的設(shè)置裝置21，該設(shè)置裝置21 連接到所提到的控制輸入端，和偏磁信號(hào)的至少單級(jí)放大器22，其連接到所述偏磁電壓調(diào)節(jié)器20的動(dòng)力輸出端， 連接到所述可編程控制器15，并且為了用作獨(dú)立于末級(jí)放大器19的另外的電流源，連接到所述渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體2。每一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，也可以使用一對(duì)適當(dāng)?shù)挠来朋w或電磁體作為用于關(guān)于不明顯或相對(duì)深位置的缺陷的信息記錄過(guò)程中磁帶的偏磁的附加裝置。顯然(雖然附圖中沒(méi)有特別示出)，這些(電)磁體必須與勵(lì)磁導(dǎo)體2的端部相對(duì)固定到掃描儀的主體 9上。經(jīng)過(guò)大量的一種類(lèi)型的磁帶測(cè)試，可基于適當(dāng)?shù)囊淮涡钥删幊涛⑿酒蛞赃m于多次再編程的裝置形式制造脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期可編程控制器15。在該情況下，脈沖電流源4必須配備有程序設(shè)計(jì)器23，其用于電源目的，連接到勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器12的動(dòng)力輸出端，并且用于調(diào)節(jié)目的，連接到所述脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期的可編程控制器15 ；并且最后，脈沖電流源4可配備有診斷接口 24，用于檢查至少勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器12 和脈沖持續(xù)時(shí)間與脈沖周期的可編程控制器15的運(yùn)行，并且可任選地，其他裝置，包括例如偏磁電壓調(diào)節(jié)器20 (參見(jiàn)圖4)的運(yùn)行。所述的脈沖電流源4的結(jié)構(gòu)的硬件實(shí)現(xiàn)主要顯示在圖1中。具體地，其中顯示了 輸入勵(lì)磁電壓變換器10的接頭25，前述電源開(kāi)關(guān)11 (例如撥動(dòng)開(kāi)關(guān)形式)，其具有沒(méi)有特別標(biāo)示的電源LED指示器；勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器12的存儲(chǔ)(特別適用于電解)電容器沈，勵(lì)磁電壓設(shè)置裝置13的接頭27 ；時(shí)鐘脈沖發(fā)生器14的石英晶體振蕩器28 (工作頻率例如為IOMHz)；前述脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期的可編程控制器15 (例如，由Atmel制造的ATtini 2313-20SU微控制器)，具有用于脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期設(shè)置裝置16的連接的接頭四；晶體管30和31 (具體地，由Fairchild Semiconductor制造的晶體管BBS-138或由Wiilips制造的BSS-84)，前述前級(jí)放大器18基于所述晶體管30和31 ；和晶體管32 (具體地，由hternational Rectifier制造的晶體管IRF3205)，其為前述輸出脈沖電流的末級(jí)放大器19的基本部分；前述脈沖上升速率設(shè)置裝置17的接頭33 ；前述程序設(shè)計(jì)器23的接頭34和前述診斷接口 24。適用于沿研究物品表面手動(dòng)移動(dòng)的掃描儀用于下面描述的實(shí)驗(yàn)中。渦流感應(yīng)器配備有由導(dǎo)電銅制成的圓形勵(lì)磁導(dǎo)體2，其直徑為0. 8mm，全長(zhǎng)40mm，最開(kāi)始的直線操作部分的長(zhǎng)度為25mm。該導(dǎo)體2放置在所述支撐元件1的凹槽中的微孔橡膠支承隔件5上，所述支撐元件1形狀制成單體層壓膠布板。所述掃描儀配備有提供操作電壓在10到18V范圍內(nèi)的蓄電池形式的內(nèi)置電源。由鐵、鎳、鉻和錳的低碳(0. 2%碳)硬磁合金制成的各向異性金屬磁帶用于記錄關(guān)于檢測(cè)到的缺陷的信息。該磁帶具有這樣的磁參數(shù)剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br......................不小于800 (0. 08T)；最大剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度Mr max................約64kA/m ；矯頑力Hc..............................約 4000e (32kA/m)飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度Hs........................約80kA/m。多片這樣的磁帶通常重復(fù)使用。而且，甚至新的磁帶，在將其放置在研究物品表面上之前，仍進(jìn)行處理來(lái)進(jìn)行意外磁化的記錄的消磁。該消磁可通過(guò)將磁帶完全退磁或?qū)⑵浯呕斤柡蛠?lái)進(jìn)行。眾所周知的是，使用必須沿易再磁化軸方向作用的振幅衰減的變化磁場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)退磁。由于該步驟，各向異性磁帶的剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度幾乎減小到零。還眾所周知的是，將磁帶沿任何(沿著或朝向磁跡)方向磁化到飽和消除任何 (意外或有目的的)以前的記錄。準(zhǔn)備磁帶用于使用的該步驟的優(yōu)點(diǎn)在于，剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度有利于關(guān)于不明顯缺陷的信息的記錄(并且因此在很多情況下排除這樣的預(yù)致敏磁帶的主動(dòng)偏磁)。因此，通常在掃描儀沿朝向磁跡方向的預(yù)期移動(dòng)中實(shí)驗(yàn)性使用該磁帶之前，將磁帶磁化達(dá)到飽和。通常，使用上面描述的渦流感應(yīng)器和基于其的掃描儀的磁帶測(cè)試包括以下步驟。研究員將如上所述制備的一片磁帶36安裝在研究(通常為非鐵磁性或具有介電
11涂層的)物品35的表面上，如圖1-3中所示。然后，其將所述一片磁帶36使用未具體示出的幾片膠帶和/或夾或其他合適的裝置固定。如果必須長(zhǎng)期以獨(dú)立文件保存研究結(jié)果的磁記錄，則必須使用新的磁帶。該磁帶必須切成這樣的片，其每一片足夠覆蓋研究物品的全部表面或研究物品表面的所選部分。 如果磁記錄可視覺(jué)化，并且獲得的圖像可使用任何合適的視頻記錄裝置文件化，則相關(guān)的現(xiàn)有磁帶片可多次使用。然后，掃描儀必須準(zhǔn)備進(jìn)行工作。該準(zhǔn)備的最短周期包括以下步驟(參見(jiàn)圖1和 4)將輸入勵(lì)磁電壓變換器10 (和各自的連接到其動(dòng)力輸出端的所有其他裝置)通過(guò)電壓開(kāi)關(guān)11連接到上面提到的蓄電池，通過(guò)勵(lì)磁電壓設(shè)置裝置13調(diào)節(jié)勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器12的動(dòng)力輸出端上的所需電壓，通過(guò)所述設(shè)置裝置16調(diào)節(jié)脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期的所述可編程控制器15，并且如果需要，通過(guò)程序設(shè)計(jì)器23將該控制器再編程，和通過(guò)脈沖上升速率設(shè)置裝置17調(diào)節(jié)輸出脈沖電流的放大器(具體地，前級(jí)放大器 18 的)。如果掃描儀配備有診斷接口 24，則這些調(diào)節(jié)和具體的設(shè)置可通過(guò)適當(dāng)?shù)碾妷罕砗褪静ㄆ鳈z查。輸出脈沖電流的放大器(具體地，末級(jí)放大器19)，其通過(guò)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器14和可編程控制器15控制，產(chǎn)生具有指定形狀、持續(xù)時(shí)間和周期的電壓脈沖，并且通過(guò)導(dǎo)體路徑 3(參見(jiàn)圖1)提供給渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體2。這樣的電壓脈沖的一些示例顯示在圖6-8 中(參見(jiàn)其上面部分)。在期望的不明顯缺陷探查情況下，上面所述的掃描儀進(jìn)行工作的準(zhǔn)備可通過(guò)在記錄過(guò)程中調(diào)節(jié)磁帶36的偏磁全可控電路來(lái)補(bǔ)充。出于該目的，偏磁電壓的調(diào)節(jié)器20必須通過(guò)設(shè)置裝置21調(diào)節(jié)。然后，研究員打開(kāi)偏磁信號(hào)放大器22，其另外提供給渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體2。而且，由于所述兩個(gè)裝置都連接到所述可編程控制器15的控制輸出端，因此所述偏磁信號(hào)與末級(jí)放大器19的輸出信號(hào)同步。研究員將處于開(kāi)始位置的準(zhǔn)備進(jìn)行工作的掃描儀放置在磁帶36的開(kāi)始部分上， 并且將其按壓到研究物品35的表面，以甚至在所述物品具有雕刻部分37 (參見(jiàn)圖2和3) 的情況下，確保密切接觸。然后，研究員優(yōu)選連續(xù)地移動(dòng)掃描儀(通過(guò)手或通過(guò)適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)裝置)，直到到達(dá)磁帶36的末端部分。如果掃描儀在任何向上凸或向下凹的雕刻部分37上移動(dòng)，則勵(lì)磁導(dǎo)體2在所述支撐元件1的前述凹槽內(nèi)插入支承隔件5中或由所述隔件5升高。勵(lì)磁導(dǎo)體2的這些位移也可以前述腔室狀支撐元件1的下部形式(參見(jiàn)圖2、的支承隔件5的可逆變形來(lái)提供，或由于可滑動(dòng)節(jié)段6的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)和彈簧7的各自收縮/擴(kuò)張來(lái)提供，彈簧7的壓縮力由調(diào)節(jié)器 8(參見(jiàn)圖幻預(yù)定。掃描儀移動(dòng)速度必須符合以下條件，其中、——?jiǎng)?lì)磁/記錄的脈沖周期，秒Sscan——瞬時(shí)記錄長(zhǎng)度，和
Vscan~線性掃描速度。當(dāng)記錄磁強(qiáng)記錄圖時(shí)，必須完成以下步驟將掃描儀從研究物品取下，關(guān)閉輸入電壓變換器10，將記錄的磁帶36從研究物品35取下，并且將磁帶交付用于后面的研究(具體地， 讀取和分析探測(cè)的缺陷)。上面所述的掃描儀優(yōu)選開(kāi)發(fā)用于手動(dòng)使用。因而，在脈沖重復(fù)頻率IkHz下最大掃描線速度Vsean max不超過(guò)50mm/s，并且每一個(gè)瞬時(shí)記錄長(zhǎng)度^ 50微米。研究物品35中渦流感應(yīng)的物理圖(參見(jiàn)圖5)明顯顯示出，根據(jù)畢-薩-拉定律 (Biot-Savart-Laplace law)，每一個(gè)傳送通過(guò)勵(lì)磁導(dǎo)體2的電流脈沖Iexe (t)在其鄰近區(qū)域產(chǎn)生變化強(qiáng)度H_(t)的磁場(chǎng)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，該場(chǎng)在任何導(dǎo)電的研究物品35 的表面層中激發(fā)脈沖渦流IK(t)。根據(jù)楞次定則，這些電流IK(t)在其增大時(shí)與勵(lì)磁導(dǎo)體 2中的電流Iex。(t)方向相反，在其減小時(shí)，與所述電流Ira。(t)同方向。顯然，研究物品35中的渦流IEC(t)的實(shí)際軌跡以及由這些電流分別感應(yīng)的漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度HK(t)取決于勵(lì)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度Hex。(t)的結(jié)構(gòu)，并且取決于研究物品35的表層中由缺陷決定的電導(dǎo)率的差異。還清楚的是，在物品35的表面掃描過(guò)程中，磁帶36經(jīng)受變化強(qiáng)度 Hmg (t)的合成磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)為勵(lì)磁導(dǎo)體2鄰近區(qū)域中的變化強(qiáng)度H_(t)的磁場(chǎng)和研究物品 35的材料表層中感應(yīng)的變化強(qiáng)度HE。(t)的磁場(chǎng)的瞬時(shí)疊加。應(yīng)注意的是，由下列因素確定的磁場(chǎng)也可包括在所述疊加中由于磁帶36在準(zhǔn)備進(jìn)行磁帶測(cè)試過(guò)程中磁化達(dá)到飽和造成的磁帶36的剩磁而確定的磁場(chǎng)，或由于由從放大器22 (參見(jiàn)圖4)獲得附加的偏磁信號(hào)的勵(lì)磁導(dǎo)體2造成的磁帶 36的全可控偏磁確定的磁場(chǎng)。提到的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度HE。(t)和記錄信號(hào)HMe(t)的參數(shù)對(duì)將所述導(dǎo)體2勵(lì)磁的電壓脈沖U_(t)的參數(shù)的依賴(lài)關(guān)系的典型示例由圖6-8中的時(shí)間圖示出。圖6顯示了由最簡(jiǎn)單的單極性矩形電壓脈沖Uexc (t)對(duì)渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)間圖，其中tl和t2分別表示由末級(jí)放大器19產(chǎn)生的輸出矩形電壓脈沖Uexc (t)的脈沖周期和脈沖持續(xù)時(shí)間，t3和t4分別表示勵(lì)磁導(dǎo)體2中勵(lì)磁脈沖電流Iex。(t)和所述導(dǎo)體2的鄰近區(qū)域中其磁場(chǎng)的各自強(qiáng)度H_(t)變化的脈沖上升時(shí)間和脈沖下降時(shí)間，、表示物品35中脈沖Iexe(t)上升時(shí)，研究物品35中感應(yīng)的渦流IK(t)脈沖及與其磁場(chǎng)相關(guān)的強(qiáng)度Hk(t)變化的持續(xù)時(shí)間，、表示物品35中脈沖Iexe(t)下降時(shí)，研究物品35中感應(yīng)的渦流IK(t)脈沖及與其磁場(chǎng)相關(guān)的強(qiáng)度Hk (t)變化的持續(xù)時(shí)間。由于自感，勵(lì)磁導(dǎo)體2中勵(lì)磁脈沖電流Iex。(t)及所述導(dǎo)體2的鄰近區(qū)域中各自的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hex。(t)以指數(shù)級(jí)變化；并且每一個(gè)電流脈沖Iex。(t)的脈沖上升時(shí)間、和脈沖下降時(shí)間t4將更短，所提出的渦流感應(yīng)器基于其的勵(lì)磁導(dǎo)體2和導(dǎo)體路徑3的電感更小，有效電阻更大。
由于互感，研究物品35中感應(yīng)的渦流IEC(t)及所述物品中感應(yīng)的各自的磁場(chǎng)強(qiáng)度 Hec(t)將根據(jù)勵(lì)磁導(dǎo)體2中勵(lì)磁電流I_(t)的脈沖上升速率和脈沖下降速率變化。在該示例中，每一個(gè)這樣的勵(lì)磁電流I_(t)的上升和下降以指數(shù)級(jí)變化。因而，根據(jù)法拉第定律， 研究物品35中感應(yīng)的每一個(gè)渦流脈沖IK(t)的形狀也將以指數(shù)級(jí)變化。實(shí)際上，勵(lì)磁導(dǎo)體2中勵(lì)磁脈沖電流Iex。(t)的各自的脈沖上升時(shí)間t3和脈沖下降時(shí)間t4的相等決定研究物品35中感應(yīng)的渦流IK(t)和由這些電流感應(yīng)的磁場(chǎng)
強(qiáng)度HK(t)脈沖的參數(shù)、和t6;并且在該情況下，所有所述時(shí)間間隔實(shí)際上相等(即
f t t ^t") L3 L4 l5 l6/ Ο根據(jù)上面提到的疊加原理，由勵(lì)磁導(dǎo)體2周?chē)碾娏髅}沖Iex。(t)和由物品35中的渦流IEe(t)感應(yīng)的漏磁場(chǎng)在磁帶36的平面中產(chǎn)生必須記錄的強(qiáng)度為HMe(t)的這樣的合成磁場(chǎng)。但是，清楚的是，僅該合成磁場(chǎng)強(qiáng)度的HE。(t)分量攜帶關(guān)于缺陷的有用信息。從節(jié)能和降低勵(lì)磁導(dǎo)體2中的熱的角度看，矩形電壓脈沖Uex。⑴的脈沖周期、必須充分小于脈沖持續(xù)時(shí)間t2。同時(shí)，、的值必須與掃描參數(shù)相應(yīng)，因?yàn)槿绻魏蚊}沖周期、 不大于瞬時(shí)記錄長(zhǎng)度&。an與線性掃描速度Vscan的比率，即ti ^ Sscan/Vscan,則可確保消除掃描儀不斷移動(dòng)時(shí)在其磁記錄過(guò)程中的信息丟失。理想的是，如果線性掃描速度的上限Vsean _不大于50mm/s。這與勵(lì)磁脈沖重復(fù)頻率fi = i/tl = IkHz和瞬時(shí)記錄長(zhǎng)度Sscan ^ 50微米很好地符合。而且t2的值必須與感應(yīng)器的有效電阻和感抗相應(yīng)，以確保勵(lì)磁導(dǎo)體2中勵(lì)磁電流 Iexc(t)的脈沖上升和下降時(shí)的瞬變過(guò)程。換句話說(shuō)，必須滿(mǎn)足條件t2彡t3+t4(或由于t3 ^ t4，則t2彡2t3)。在該條件下，如果t2 ^ 0. 1-0. 4微秒，則掃描儀可通過(guò)矩形單極性電壓脈沖 Uexc (t)有效地激發(fā)渦流電流Iec⑴。為了調(diào)節(jié)研究物品35表層中渦流電流IK(t)的深度，必須改變振幅譜中的頻率設(shè)置。對(duì)于本領(lǐng)域每一個(gè)技術(shù)人員清楚的是，渦流電流IK(t)的振蕩頻率的增大使該表層減薄，可探測(cè)該表層中的缺陷。還清楚的是，渦流電流的振幅譜可通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁導(dǎo)體2中的勵(lì)磁電流Iex。(t)的脈沖上升速率來(lái)改變，而且該速率受制于每一個(gè)Iex。(t)電流脈沖的脈沖上升時(shí)間、和脈沖下降時(shí)間t4?；仡檲D6中的時(shí)間圖，顯示出，當(dāng)數(shù)值、和、減小時(shí)， 上面提到的脈沖上升速率必然增大。最小值t3和t4及各自的研究物品35中的渦流頻率上限由所述感應(yīng)器的RL電路的時(shí)間常數(shù)限定，所述感應(yīng)器幸運(yùn)地僅包括所述導(dǎo)體2和所述導(dǎo)體路徑3。如果數(shù)值t3和 t4 (和各自的表層厚度)必須增大用于表面下缺陷的探測(cè)，則其可通過(guò)脈沖上升速率設(shè)置裝置17 (參見(jiàn)圖4)實(shí)現(xiàn)。關(guān)于提出的掃描儀，勵(lì)磁導(dǎo)體2中的電流脈沖的脈沖上升時(shí)間和脈沖下降時(shí)間在 t3 ^ t4 ^ (0. 05-0. 2)微秒范圍中選擇。并且所述導(dǎo)體2中的勵(lì)磁脈沖電流Iex。(t)的振幅在80A到IlOA范圍內(nèi)。如上面提到的，研究物品35中響應(yīng)于勵(lì)磁電流脈沖Iex。(t)的上升和下降感應(yīng)的 Iec(t)渦流脈沖的參數(shù)、和、具有與感應(yīng)器的電流脈沖I_(t)的脈沖上升時(shí)間和脈沖下降時(shí)間幾乎相等的持續(xù)時(shí)間，即t3 t4 t5 t6 τ。
從電路中的信號(hào)傳播原理可知，譜函數(shù)獨(dú)立于任何短脈沖的形狀，并且?guī)缀鹾愣ǎ?達(dá)到頻率ω彡1/ τ或f彡1Λ2 π τ )。分別地，渦流持續(xù)時(shí)間t5 = t6 = 0. 05微秒確保頻率范圍達(dá)到3MHz。這足夠用于在表層深度為約0. 05mm的鋁和基于鋁的合金中勵(lì)磁。Hmg(t)函數(shù)的研究表明其是信號(hào)變化的。因此，在每一個(gè)勵(lì)磁電流I_(t)脈沖作用過(guò)程中，磁場(chǎng)強(qiáng)度從數(shù)值H·變化到H+Me，并且合成磁場(chǎng)強(qiáng)度包括由勵(lì)磁導(dǎo)體2周?chē)穆┐艌?chǎng)限制的恒定分量印。這能夠得到兩個(gè)結(jié)論第一，每一個(gè)磁強(qiáng)記錄圖僅保存極值H+Me，因?yàn)槠湔穹谏戏剑⑶移渑c極值H·相比較滯后；第二，所述感應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的分量Htl可在每一個(gè)磁帶測(cè)試過(guò)程中用作使磁帶36的偏磁穩(wěn)定的裝置，其沒(méi)有感應(yīng)另外的渦流。圖7中顯示了使用單極性鋸齒形勵(lì)磁電壓脈沖U_(t)產(chǎn)生的信號(hào)的時(shí)間圖，表明將恒定分量或具有緩傾角前沿的脈沖分量添加到勵(lì)磁脈沖電流I_(t)可在磁帶測(cè)試過(guò)程中提供磁帶36的穩(wěn)定的偏磁，并且使用具有緩傾角前沿的勵(lì)磁電流脈沖I_(t)確保抑制對(duì)磁帶測(cè)試無(wú)用的極值
H MG0磁帶36在其準(zhǔn)備進(jìn)行記錄時(shí)的被動(dòng)偏磁、在由渦流感應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的所述分量Htl 的作用下的伴隨偏磁以及上述主動(dòng)可控偏磁的結(jié)合的可能性顯著提高掃描儀的操作特性。 實(shí)際上，任何(以及結(jié)合的)磁帶36的偏磁允許有效地調(diào)節(jié)記錄水平，允許抵消起消極作用的因素，所述消極作用因素包括例如研究物品35上的介電涂層或雜質(zhì)和其電導(dǎo)率或表面粗糙度的變化，允許使掃描儀適用于缺陷的尺寸和所選的用于磁記錄的材料。清楚的是，勵(lì)磁脈沖的其他模式和參數(shù)也是可能的(并且有時(shí)是優(yōu)選的)。例如， 在掃描線速度確保兩個(gè)極值H+Me和H·的記錄的情況時(shí)，渦流感應(yīng)器的導(dǎo)體2由單極性矩形電壓脈沖(參見(jiàn)圖8)的勵(lì)磁可增大磁帶測(cè)試的動(dòng)態(tài)范圍。該情況允許使用磁帶讀取機(jī) (例如通過(guò)磁頭)和隨后使用問(wèn)題定向軟件對(duì)獲得的數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理更精確地評(píng)估缺陷的位置關(guān)系和尺寸。使用根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)器和掃描儀的磁帶測(cè)試的效率由很多實(shí)驗(yàn)證明，在所述實(shí)驗(yàn)中對(duì)人為制備的測(cè)試對(duì)象進(jìn)行了測(cè)試。一些獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示在圖9-14中。因此，圖9顯示了以300dpi分辨率掃描的以厚度為Imm的鎂鋁板形式制成的測(cè)試對(duì)象的表面放大照片。該板具有人為形成的雕刻部分和缺陷，例如沒(méi)有特別標(biāo)示的肉眼可見(jiàn)的直徑1. 5mm的孔，直徑在0. 4到1. 2mm范圍內(nèi)的凹痕， 和凹陷的數(shù)字標(biāo)記“133”，平行的劃痕38，其寬度在200到300微米范圍內(nèi)，其對(duì)于肉眼也可見(jiàn)，幾乎觀察不到的板表面劃痕39，其寬度為100微米，和小灰斑形式的不規(guī)則分布的不明顯的表面缺陷40，其對(duì)應(yīng)于不可觀察到的淺凹痕、介電雜質(zhì)和鐵磁性?shī)A雜物簇。所述測(cè)試對(duì)象使用上面所述感應(yīng)器、掃描儀和磁帶進(jìn)行測(cè)試，所述磁帶在記錄之前磁化達(dá)到飽和。脈沖電流源4通過(guò)勵(lì)磁電壓設(shè)置裝置13在振幅16V下調(diào)諧。
周期、=1ms，持續(xù)時(shí)間t2 = 0. 25微秒的單極性矩形電壓脈沖用于產(chǎn)生磁強(qiáng)記錄圖。渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體2中的電流脈沖的脈沖上升時(shí)間和脈沖下降時(shí)間分別為 t3 ^ t4 ^ 0. 1 微秒。磁帶上的記錄通過(guò)基于含鉍石榴色鐵氧體的利用法拉第效應(yīng)操作的薄膜磁光轉(zhuǎn)換器視覺(jué)化。測(cè)試對(duì)象表面的所有前述雕刻組成部分(包括劃痕38和39)明顯地顯示在視覺(jué)化磁強(qiáng)記錄圖(參見(jiàn)圖10)上。這證明掃描儀對(duì)寬度100微米的表面劃痕型缺陷的靈敏度和不小于200微米的分辨能力。而且，視覺(jué)化的磁強(qiáng)記錄圖允許探測(cè)亮的并且允許與大量不明顯表面缺陷40對(duì)比出明顯不同的鐵磁性?shī)A雜物簇41。因而，圖9和10顯示了根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)器和掃描儀用于取證調(diào)查和用于非鐵磁性物品表層的非破壞測(cè)試的適用性。特別地，使用300dpi分辨率掃描的由厚度在90到110微米范圍內(nèi)的防腐漆涂覆的硬鋁測(cè)試對(duì)象表面的放大照片(參見(jiàn)圖11)明顯顯示了標(biāo)示為42的數(shù)字“9”和“7”。但是，在所述測(cè)試對(duì)象的制備過(guò)程中，最初的數(shù)字“6”和“5”壓印在硬鋁板上。然后帶有數(shù)字“6”的所述板的圓片被沖壓，向上旋轉(zhuǎn)180°，并且壓入相同位置中，并且數(shù)字 “5”的原始浮雕由一層環(huán)氧樹(shù)脂填縫料遮蓋，其上壓印數(shù)字“7”，直到壓實(shí)環(huán)氧樹(shù)脂。最后， 將測(cè)試對(duì)象表面填砂，并且由所述防腐漆的不透明層完全涂覆。使用上面所述的感應(yīng)器、掃描儀和在記錄之前磁化達(dá)到飽和的磁帶測(cè)試由此制備的測(cè)試對(duì)象。渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體2由振幅= 17V，周期、=1ms，持續(xù)時(shí)間為t2 = 0. 3 微秒的單極性矩形電壓脈沖勵(lì)磁。導(dǎo)體中的勵(lì)磁電流Iex。(t)的脈沖上升時(shí)間和脈沖下降時(shí)間t3 t4 0. 1微秒。顯示在圖12中的所述測(cè)試對(duì)象表面的視覺(jué)化磁強(qiáng)記錄圖清楚地表明第二標(biāo)記數(shù)字的浮雕結(jié)構(gòu)42，并且同時(shí)表明分為兩個(gè)不同金屬部分的明顯的線43 (即沖壓出/壓裝的邊界)和原始標(biāo)記數(shù)字“5”的結(jié)構(gòu)的主體部分44。所得結(jié)果顯示了根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)器和掃描儀用于取證調(diào)查和用于任何沒(méi)有去除介電保護(hù)和/或裝飾層的非鐵磁性導(dǎo)電物品表層完整性非破壞性測(cè)試的應(yīng)用。并且最后，圖13顯示了使用分辨率1200dpi掃描的寬度為4mm的硬鋁板形式的測(cè)試對(duì)象表面的放大照片。在所述測(cè)試對(duì)象的制備過(guò)程中，在所述板中穿出直徑為5mm的通孔45，且用于應(yīng)力集中。而且，形成肉眼幾乎不可見(jiàn)的具有100到200微米的不規(guī)則寬度的劃痕46。最后， 在所述通孔45附近將所述板彎曲和拉直幾次。但是，僅有經(jīng)驗(yàn)的研究員可在圖13中觀察到由于彎曲步驟迅速生長(zhǎng)的破裂核心47的圖像。使用上面所述的感應(yīng)器、掃描儀和在記錄之前完全消磁的磁帶測(cè)試由此制備的測(cè)試對(duì)象。導(dǎo)體2由振幅Uexc = 16V，脈沖周期、=Ims,脈沖持續(xù)時(shí)間t2 = 0. 25微秒的單極性矩形電壓脈沖勵(lì)磁。導(dǎo)體中勵(lì)磁電流Iex。(t)的脈沖上升時(shí)間和脈沖下降時(shí)間t3 t4 0. 1微秒。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，勵(lì)磁導(dǎo)體2從與所述電壓脈沖同步的放大器22接收偏磁信號(hào)。在所述測(cè)試對(duì)象表面的視覺(jué)化磁強(qiáng)記錄圖(參見(jiàn)圖14)中，劃痕46明顯擴(kuò)展，并且作為所述破裂核心47的延伸部的隱藏的內(nèi)部疲勞裂紋48很明顯。所得結(jié)果顯示了根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)器和掃描儀用于取證調(diào)查和用于任何非鐵磁性導(dǎo)電物品的下表層完整性的非破壞性測(cè)試的應(yīng)用。工業(yè)適用性當(dāng)前的電氣工業(yè)可容易地制備所提出的渦流感應(yīng)器和基于其的掃描儀。而且，所述裝置可用于配備這樣的用于優(yōu)選非鐵磁性導(dǎo)電物品的磁帶測(cè)試的系統(tǒng)。而且，這樣的系統(tǒng)可用于探測(cè)介電物品表層中的任意導(dǎo)電夾雜物。
1權(quán)利要求
1.一種用于磁帶測(cè)試的渦流感應(yīng)器，所述感應(yīng)器包括非鐵磁性介電支撐元件(1)，其在可操作平頭端具有縱向凹槽， 勵(lì)磁導(dǎo)體O)，其成形為導(dǎo)線段，并且設(shè)置在所述支撐元件(1)的所述凹槽中，和適當(dāng)?shù)难b置(3)，其用于將所述導(dǎo)體(2)連接到脈沖電流源G)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流感應(yīng)器，其中，所述支撐元件(1)形成為單體板，并且所述勵(lì)磁導(dǎo)體( 通過(guò)由彈性介電材料制成的支承隔件( 抵靠在所述凹槽的底部上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流感應(yīng)器，其中，所述支撐元件(1)形成為由彈性聚合物材料制成的單體板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流感應(yīng)器，其中，所述導(dǎo)體( 是撓性的，并且所述支撐元件(1)形成為腔室，在所述腔室中，至少僅下壁用作彈性支承隔件(5)，并且其在操作位置由彈性流體介質(zhì)填充。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流感應(yīng)器，其中，所述導(dǎo)體( 是撓性的，并且所述支撐元件(1)包括至少三個(gè)成排安裝的可滑動(dòng)節(jié)段(6)，每一個(gè)可滑動(dòng)節(jié)段配備有與所述元件(1) 的可操作平頭端相對(duì)設(shè)置的適當(dāng)?shù)膹椈芍Ъ堋?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦流感應(yīng)器，其中，所述彈簧支架為壓縮彈簧(7)，其每一個(gè)配備有適當(dāng)?shù)膲毫Φ恼{(diào)節(jié)器(8)。
7.一種用于磁帶測(cè)試的掃描儀，所述掃描儀包括 剛性主體(9)；渦流感應(yīng)器，其與所述主體(9)剛性地裝配，并且包括在可操作平頭端具有縱向凹槽的非鐵磁性介電支撐元件(1)；和勵(lì)磁導(dǎo)體O)，其成形為導(dǎo)線段，并且設(shè)置在所述支撐元件(1)的所述凹槽中；脈沖電流源G)，其安裝在所述主體(9)上，和適當(dāng)?shù)难b置(3)，其用于將所述渦流感應(yīng)器的所述導(dǎo)體( 連接到所述脈沖電流源⑷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于磁帶測(cè)試的掃描儀，其中，所述脈沖電流源(4)配備有渦流勵(lì)磁電路，所述電路包括輸入勵(lì)磁電壓變換器(10)，其具有配備有用于連接到外部或內(nèi)置電源的適當(dāng)裝置的動(dòng)力輸入端、電源開(kāi)關(guān)(11)和動(dòng)力輸出端；勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器(12)，其具有連接到所述輸入勵(lì)磁電壓變換器(10)的動(dòng)力輸出端的動(dòng)力輸入端、控制輸入端、控制輸出端和動(dòng)力輸出端，并且其配備有連接到所述控制輸入端的勵(lì)磁電壓設(shè)置裝置(13)；時(shí)鐘脈沖發(fā)生器(14)，其具有連接到所述勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器(1 的控制輸出端的控制輸入端，和控制輸出端；脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期的可編程控制器(15)，其具有連接到所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器 (14)的控制輸出端的控制輸入端、連接到所述勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器(1 的動(dòng)力輸出端的動(dòng)力輸入端和控制輸出端，并且其配備有連接到所述控制輸入端的脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期設(shè)置裝置(16)；輸出脈沖電流的至少一級(jí)放大器，其具有與所述可編程控制器(1 的控制輸出端連接的第一控制輸入端，和第二控制輸入端，與所述勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器(1 的動(dòng)力輸出端連接的動(dòng)力輸入端，和用于連接渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體O)的動(dòng)力輸出端，并且其配備有連接到所述第二控制輸入端的脈沖上升速率設(shè)置裝置(17)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于磁帶測(cè)試的掃描儀，其中，所述輸出電流脈沖的放大器具有兩級(jí)放大器，并且包括初級(jí)放大器(18)和末級(jí)放大器(19)，它們并聯(lián)連接到勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器(1 的動(dòng)力輸出端，并且串聯(lián)連接到所述脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期可編程控制器 (15)的控制輸出端，而且所述渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體(2)連接到所述末級(jí)放大器(19)的動(dòng)力輸出端。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于磁帶測(cè)試的掃描儀，其中，所述脈沖電流源(4)另外配備有程序設(shè)計(jì)器(23)，其用于電源目的連接到勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器(1 的動(dòng)力輸出端，并且用于調(diào)節(jié)目的連接到所述脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期可編程控制器(15)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于磁帶測(cè)試的掃描儀，其中，所述脈沖電流源(4)配備有用于檢查至少勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器(1 和脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖周期可編程控制器(1 的運(yùn)行的診斷接口 04)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于磁帶測(cè)試的掃描儀，其中，所述脈沖電流源(4)配備有這樣的在記錄過(guò)程中磁帶的主動(dòng)可控偏磁電路，其包括偏磁電壓調(diào)節(jié)器(20)，其具有連接到所述輸入勵(lì)磁電壓變換器(10)的動(dòng)力輸出端的動(dòng)力輸入端、動(dòng)力輸出端和控制輸入端，并且其配備有連接到所提到的控制輸入端的偏磁電壓設(shè)置裝置(21)，和偏磁信號(hào)的至少一級(jí)放大器(22)，其連接到所述偏磁電壓調(diào)節(jié)器00)的動(dòng)力輸出端，連接到所述可編程控制器(15)，并且作為附加電流源連接到所述渦流感應(yīng)器的勵(lì)磁導(dǎo)體 ⑵。
全文摘要
用于磁帶測(cè)試的渦流感應(yīng)器，包括非鐵磁性介電支撐元件(1)，其在可操作平頭端中具有縱向凹槽；勵(lì)磁導(dǎo)體(2)，其制成導(dǎo)線段的形狀，并且放置在所述支撐元件(1)的所述凹槽中，和適當(dāng)?shù)难b置(3)，其用于將所述導(dǎo)體(2)連接到脈沖電流源(4)。用于磁帶測(cè)試的掃描儀，包括剛性主體(9)；安裝在所述剛性主體(9)上的前述這樣的渦流感應(yīng)器和脈沖電流源(4)。這些緊密結(jié)合的裝置對(duì)導(dǎo)電(特別是非鐵磁性)物品中的表面缺陷具有高度靈敏度，并且確保磁帶測(cè)試的高分辨能力。
文檔編號(hào)G01N27/90GK102449470SQ200980159562
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者伊萬(wàn)·舒姆斯基, 尤里·阿加力蒂, 謝爾吉·列夫伊 申請(qǐng)人:伊萬(wàn)·舒姆斯基, 尤里·阿加力蒂, 謝爾吉·列夫伊