便攜式無損檢測傳感器及無損檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種便攜式無損檢測傳感器及無損檢測系統(tǒng)，其中無損檢測傳感器包括：手持部；與手持部配合連接的無損檢測探頭，用于對待檢測部位進(jìn)行無損檢測；無損檢測探頭包括隧道磁致電阻以及勵磁機(jī)構(gòu)，隧道磁致電阻與勵磁機(jī)構(gòu)配合連接，勵磁機(jī)構(gòu)用于在方波脈沖電流的作用下為待檢測部位提供渦流磁場，隧道磁致電阻用于檢測待檢測部位的渦流磁場變化情況，并生成相應(yīng)的檢測信號輸出;能夠?qū)教炱鬟M(jìn)行方便可靠的無損檢測。
【專利說明】便攜式無損檢測傳感器及無損檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無損檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式無損檢測傳感器及無損檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]針對長壽命、高可靠航天器的發(fā)展趨勢和需求，在航天器投入使用之前需要對航天器進(jìn)行無損檢測，同時我國在建空間站需要定期維護(hù)維修，目前我國尚缺乏針對空間站定期維護(hù)維修的便攜式無損檢測系統(tǒng)，因此需要提供一種方便可靠的無損檢測傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0004]本發(fā)明提供一種便攜式無損檢測傳感器，包括:
[0005]手持部；
[0006]與所述手持部配合連接的無損檢測探頭，用于對待檢測部位進(jìn)行無損檢測；
[0007]所述無損檢測探頭包括隧道磁致電阻以及勵磁機(jī)構(gòu)，所述隧道磁致電阻與所述勵磁機(jī)構(gòu)配合連接，所述勵磁機(jī)構(gòu)用于在方波脈沖電流的作用下為待檢測部位提供渦流磁場，所述隧道磁致電阻用于檢測所述待檢測部位的渦流磁場變化情況，并生成相應(yīng)的檢測信號輸出。
[0008]本發(fā)明還提供一種無損檢測系統(tǒng)，包括上述的便攜式無損檢測傳感器，還包括:
[0009]數(shù)據(jù)采集裝置，與所述便攜式無損檢測傳感器連接，用于為所述勵磁機(jī)構(gòu)提供方波脈沖電流以及對隧道磁致電阻輸出的檢測信號進(jìn)行處理。
[0010]本發(fā)明提供的便攜式無損檢測傳感器及無損檢測系統(tǒng)，能夠?qū)教炱鬟M(jìn)行方便可靠的無損檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本發(fā)明提供的便攜式無損檢測傳感器一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明提供的便攜式無損檢測傳感器無損檢測探頭一種實施例的縱向剖面圖。
[0014]圖3為本發(fā)明提供的便攜式無損檢測傳感器中手持部內(nèi)部一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明提供的無損檢測系統(tǒng)一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為本發(fā)明提供的無損檢測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集裝置一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]實施例一
[0019]參考圖1和圖2，本實施例提供一種便攜式無損檢測傳感器，包括:
[0020]手持部101 ；
[0021]與手持部101配合連接的無損檢測探頭102，用于對待檢測部位進(jìn)行無損檢測；
[0022]無損檢測探頭102包括隧道磁致電阻103以及勵磁機(jī)構(gòu)104，隧道磁致電阻103與勵磁機(jī)構(gòu)104配合連接，勵磁機(jī)構(gòu)104用于在方波脈沖電流的作用下為待檢測部位提供渦流磁場，隧道磁致電阻103用于檢測待檢測部位的渦流磁場變化情況，并生成相應(yīng)的檢測信號輸出。
[0023]檢測時，檢測人員可握住手持部101，將無損檢測探頭102置于待檢測部位，即可對待檢測部位進(jìn)行無損檢測，輸出的檢測信號攜帶該待檢測部位的損傷信息，通過本實施例提供的便攜式無損檢測傳感器，可以方便地對航天器的任意一個部位進(jìn)行無損檢測。
[0024]具體地，參考圖2，勵磁機(jī)構(gòu)104包括勵磁線圈和磁體，勵磁線圈纏繞于磁體上,隧道磁致電阻103設(shè)置于勵磁機(jī)構(gòu)104的幾何中心處。
[0025]為勵磁線圈通入方波脈沖電流，即可在待檢測部位產(chǎn)生渦流磁場，由于方波脈沖包含了豐富的頻率成分，可以在待檢測部位產(chǎn)生不同頻率的渦流磁場，不同頻率的渦流磁場對被檢測的材料的滲透深度不同，當(dāng)被檢測部位的內(nèi)部出現(xiàn)損傷時，其感生的渦流在被檢測部位內(nèi)部的流通路徑被材料內(nèi)部的缺陷阻斷時，渦流磁場的分布也發(fā)生變化，通過隧道磁致電阻103檢測該變化情況，即可實現(xiàn)對該部位的損傷檢測，采用方波脈沖電流為勵磁機(jī)構(gòu)提供勵磁電流，可實現(xiàn)待檢測部位內(nèi)部的不同深度的檢測，同時隧道磁致電阻具有較高的靈敏度，因此可以同時提高檢測的靈敏度和檢測的深度。
[0026]將隧道磁致電阻103設(shè)置于勵磁機(jī)構(gòu)104的幾何中心處，檢測時隧道磁致電阻103與待檢測部位的表面接觸，能夠準(zhǔn)確的檢測到渦流磁場的變化情況。
[0027]作為一種可選的實施方式，無損檢測探頭還包括設(shè)置于勵磁機(jī)構(gòu)104外圍的絕緣層 107。
[0028]作為一種可選的實施方式，無損檢測探頭還包括設(shè)置在所述絕緣層外圍的屏蔽殼體 108。
[0029]屏蔽殼體108用于隔離外界磁場，使得檢測更加準(zhǔn)確，絕緣層107用于對勵磁機(jī)構(gòu)104和屏蔽殼體108進(jìn)行隔離。
[0030]具體地，參考圖1手持部101包括中空部分，中空部分設(shè)有線纜109，線纜109延伸至外部，用于將檢測信號傳輸至外部以及將外部的方波脈沖電流輸入至勵磁機(jī)構(gòu)104。
[0031]線纜109置于手持部101的中空部分，一端與無損檢測探頭102連接，另一端穿過手持部101延伸至外部，與外部的數(shù)據(jù)采集裝置連接，外部的數(shù)據(jù)采集裝置為無損檢測探頭提供方波脈沖電流，并且接收無損檢測探頭輸出的檢測信號，對檢測信號進(jìn)行處理分析，以獲得待檢測部位的損傷信息。
[0032]優(yōu)選地，參考圖3，手持部101的中空部分設(shè)置有濾波模塊110，濾波模塊與隧道磁致電阻103連接，用于對輸出的檢測信號進(jìn)行濾波處理。
[0033]通過濾波處理，可以有效地去除檢測信號中的毛刺。
[0034]優(yōu)選地，參考圖3,手持部101的中空部分還設(shè)置有放大模塊111，放大模塊111與濾波模塊110連接，用于對濾波處理后的檢測信號進(jìn)行放大處理。
[0035]作為一種可選的實施方式，參考圖1，無損檢測探頭102連接于手持部101的一端，并與所述手持部呈90度。
[0036]作為一種可選的實施方式，無損檢測探頭102還可以與手持部101呈180度，無損檢測探頭102與手持部101之間的角度還可以為任意角度，本實施例對此并不限制。
[0037]本實施例提供的便攜式無損檢測傳感器，采用隧道磁致電阻作為檢測元件，磁場靈敏度和空間分辨率更高，且靈敏度與磁場變化無關(guān)，實現(xiàn)了深層缺陷的高分辨率檢測，功耗小，且便于攜帶和移動。
[0038]實施例二
[0039]參考圖4，本發(fā)明提供的一種無損檢測系統(tǒng)，包括:
[0040]便攜式無損檢測傳感器201 ；
[0041]數(shù)據(jù)采集裝置202，與便攜式無損檢測傳感器201連接，用于為便攜式無損檢測傳感器201中的勵磁機(jī)構(gòu)提供方波脈沖電流以及對隧道磁致電阻輸出的檢測信號進(jìn)行處理。
[0042]便攜式無損檢測裝置201的結(jié)構(gòu)和工作原理請參考實施例一，在此不再贅述。
[0043]參考圖5，數(shù)據(jù)采集裝置202包括:
[0044]脈沖源模塊203，用于為勵磁機(jī)構(gòu)提供方波脈沖電流；
[0045]脈沖驅(qū)動模塊204，用于驅(qū)動脈沖源模塊203為勵磁機(jī)構(gòu)提供方波脈沖電流；
[0046]采集模塊205，用于采集隧道磁致電阻輸出的檢測信號；
[0047]信號處理模塊206，用于對檢測信號進(jìn)行處理；
[0048]控制模塊207，用于對脈沖源模塊203、脈沖驅(qū)動模塊204、采集模塊205以及信號處理模塊206進(jìn)行控制；
[0049]供電模塊208,用于為脈沖源模塊203、脈沖驅(qū)動源模塊204、米集模塊205、信號處理模塊206以及控制模塊207供電。
[0050]具體地，采集模塊205和脈沖源模塊203通過線纜分別與便攜式無損檢測傳感器的隧道磁致電阻和勵磁線圈連接，脈沖源模塊203在脈沖源驅(qū)動模塊204的作用下為勵磁線圈提供方波脈沖電流，采集模塊205采集隧道磁致電阻的檢測信號，信號處理模塊206對該檢測信號進(jìn)行處理，以獲得待檢測部位的損傷信息。
[0051]具體的，信號處理模塊206將檢測信號與數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)不同損傷情況的標(biāo)定信號進(jìn)行比較，選擇與檢測信號對應(yīng)的標(biāo)定信號，根據(jù)預(yù)先建立的損傷情況與標(biāo)定信號之間的映射關(guān)系，獲取與標(biāo)定信號對應(yīng)的損傷信息。
[0052]該損傷信息包括待檢測部位缺陷的當(dāng)量尺寸和缺陷深度。
[0053]獲得標(biāo)定信號的方法包括:
[0054]將無損檢測探頭放置于標(biāo)準(zhǔn)試塊的無損傷位置，并通過無損檢測探頭中的隧道磁致電阻獲取基準(zhǔn)信號；
[0055]將無損檢測探頭移動至標(biāo)準(zhǔn)試塊的已知損傷位置；并通過無損檢測探頭中的隧道磁致電阻獲取損傷信號；
[0056]對基準(zhǔn)信號和損傷信號進(jìn)行差分處理，獲得對應(yīng)所述已知損傷位置的當(dāng)量尺寸和缺陷深度的標(biāo)定信號。
[0057]考慮到無損檢測探頭的個體差異，因此在檢測之前進(jìn)行校準(zhǔn)標(biāo)定，開啟數(shù)據(jù)采集裝置，將無損檢測探頭放置于標(biāo)準(zhǔn)試塊的無損傷位置，檢測此位置的渦流磁場，獲取的信號作為基準(zhǔn)信號，并繪制基準(zhǔn)數(shù)據(jù)缺曲線，在將無損檢測探頭移動至標(biāo)準(zhǔn)試塊的已知損傷位置，該位置的缺陷深度和當(dāng)量尺寸已知，檢測該位置的渦流磁場，獲得的信號作為損傷信號，并繪制缺陷數(shù)據(jù)曲線，對基準(zhǔn)信號和損傷信號進(jìn)行差分處理，獲得的差分?jǐn)?shù)據(jù)即為對應(yīng)該缺陷位置的當(dāng)量尺寸和缺陷深度的標(biāo)定信號，繪制該差分?jǐn)?shù)據(jù)曲線，利用已知的不同缺陷深度和當(dāng)量尺寸的標(biāo)準(zhǔn)試塊對無損檢測探頭進(jìn)行標(biāo)定，得到不同缺陷深度和當(dāng)量尺寸對應(yīng)的標(biāo)定信號，對損傷情況的標(biāo)定信號進(jìn)行存儲，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。
[0058]本實施例提供的無損檢測系統(tǒng)，采用隧道磁致電阻作為檢測元件，磁場靈敏度和空間分辨率更高，且靈敏度與磁場變化無關(guān)，實現(xiàn)了深層缺陷的高分辨率檢測，功耗小，且便于攜帶和移動，能夠兼顧檢測深度和檢測靈度敏。
[0059]在本發(fā)明上述各實施例中，實施例的序號僅僅便于描述，不代表實施例的優(yōu)劣。對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關(guān)描述。
[0060]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:只讀存儲器(Read-Only Memory,簡稱 ROM)、隨機(jī)存取存儲器(Random Access Memory,簡稱 RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0061]在本發(fā)明的裝置和方法等實施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本發(fā)明的等效方案。同時，在上面對本發(fā)明具體實施例的描述中，針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。
[0062]應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語“包括/包含”在本文使用時指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0063]最后應(yīng)說明的是:雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式無損檢測傳感器，其特征在于，包括: 手持部; 與所述手持部配合連接的無損檢測探頭，用于對待檢測部位進(jìn)行無損檢測； 所述無損檢測探頭包括隧道磁致電阻以及勵磁機(jī)構(gòu)，所述隧道磁致電阻與所述勵磁機(jī)構(gòu)配合連接，所述勵磁機(jī)構(gòu)用于在方波脈沖電流的作用下為待檢測部位提供渦流磁場，所述隧道磁致電阻用于檢測所述待檢測部位的渦流磁場變化情況，并生成相應(yīng)的檢測信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式無損檢測傳感器，其特征在于，所述勵磁機(jī)構(gòu)包括勵磁線圈和磁體，所述勵磁線圈纏繞于所述磁體上，所述隧道磁致電阻設(shè)置于所述勵磁機(jī)構(gòu)的幾何中心處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式無損檢測傳感器，其特征在于，所述無損檢測探頭還包括設(shè)置于所述勵磁機(jī)構(gòu)外圍的絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式無損檢測傳感器，其特征在于，所述無損檢測探頭還包括設(shè)置在所述絕緣層外圍的屏蔽殼體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式無損檢測傳感器，其特征在于，所述手持部包括中空部分，所述中空部分設(shè)有線纜，所述線纜延伸至外部，用于將所述檢測信號傳輸至外部以及將外部的方波脈沖電流輸入至勵磁機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式無損檢測傳感器，其特征在于，所述手持部的中空部分設(shè)置有濾波模塊，所述濾波模塊與所述隧道磁致電阻連接，用于對輸出的檢測信號進(jìn)行濾波處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式無損檢測傳感器，其特征在于，所述手持部的中空部分還設(shè)置有放大模塊，所述放大模塊與所述濾波模塊連接，用于對濾波處理后的檢測信號進(jìn)行放大處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式無損檢測傳感器，其特征在于，所述無損檢測探頭連接于所述手持部的一端，并與所述手持部呈90度或者呈180度。
9.一種無損檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-8任一所述的便攜式無損檢測傳感器，還包括: 數(shù)據(jù)采集裝置，與所述便攜式無損檢測傳感器連接，用于為所述勵磁機(jī)構(gòu)提供方波脈沖電流以及對隧道磁致電阻輸出的檢測信號進(jìn)行處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無損檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括: 脈沖源模塊，用于為所述勵磁機(jī)構(gòu)提供方波脈沖電流； 脈沖驅(qū)動模塊，用于驅(qū)動所述脈沖源模塊為所述勵磁機(jī)構(gòu)提供方波脈沖電流； 采集模塊，用于采集所述隧道磁致電阻輸出的檢測信號； 信號處理模塊，用于對所述檢測信號進(jìn)行處理； 控制模塊，用于對所述脈沖源模塊、脈沖驅(qū)動模塊、采集模塊以及信號處理模塊進(jìn)行控制； 供電模塊，用于為所述脈沖源模塊、所述脈沖驅(qū)動源模塊、采集模塊、信號處理模塊以及控制模塊供電。
【文檔編號】G01N27/90GK103760228SQ201310714594
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】鄭闊海, 苗育君, 楊生勝, 李存惠, 王鷁, 孔風(fēng)連, 全小平, 顧征, 王彤 申請人:蘭州空間技術(shù)物理研究所