專利名稱：用于高溫、窄縫條件下金屬間隙、缺陷檢測的渦流傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的渦流傳感器，屬于檢測技術領域。
背景技術：
渦流傳感器，是一種利用電渦流原理以金屬材料作為檢測對象進行金屬間隙、缺 陷、振動頻率等參數(shù)的檢測裝置。該裝置具有檢測精度高、元件簡單易用，且不破壞檢測對 象的功能、表面質量等特點，在航空、儀器儀表、機械制造等行業(yè)有重要的應用價值。傳統(tǒng)的電渦流傳感器一般采用在單層線圈中通入激勵信號，產(chǎn)生交變磁場使線圈 阻抗發(fā)生變化，當阻抗為線圈到金屬測量目標之間的距離的單值函數(shù)時，便可將位移量轉 化成電量實現(xiàn)間隙測量。當金屬表面存在缺陷時線圈阻抗大小也受影響，因此同樣可以實 現(xiàn)金屬缺陷的檢測。采用單層線圈時由于磁阻高，為了達到某一自感量，需要的線圈匝數(shù) 多，厚度較大，并且線圈分布電容大，要求輸入信號頻率較高，容易受到干擾。對于常用的電渦流傳感器，線圈一般采用漆包線繞制成螺旋狀，由于銅線直徑大、 匝數(shù)多，傳感器測頭直徑與厚度均超過6-10毫米，對于一些特殊情況下的檢測，如窄縫(小 于5毫米)、高溫(300°C以上)條件下，由于測頭尺寸大，難以達到檢測位置；另外在高溫下 銅線絕緣層失效造成電氣導通及線圈氧化，使測量結果失真、甚至不能測量。具體如航空發(fā) 動機葉片檢測、螺栓榫頭、磁懸浮軸承間隙控制等場合，由于工作間隙小、條件惡劣、測量速 度要求高，難以采用激光、三坐標測量儀等設備進行檢測。為了克服以上問題，有必要提出 新的渦流檢測方案，以實現(xiàn)窄縫、高溫等條件下的檢測。
發(fā)明內容
本發(fā)明針對常用電渦流傳感器測頭尺寸大，檢測線圈高溫下易失效、難以實現(xiàn)窄 縫、高溫條件下的檢測要求，提出一種可以在窄縫、高溫條件下實現(xiàn)金屬間隙、缺陷檢測的 電渦流傳感器，其工作原理是利用通電平面線圈的互感實現(xiàn)。為保證測頭的厚度、直徑小于 2-4毫米，微平面線圈為螺旋結構，采用UV-LIGA(紫外光刻電鑄)技術制作，線圈線距小于 30-50微米、線寬小于60-80微米、線圈厚度小于100微米。材質為電鑄鎳，可以承受600°C 以上的高溫。為提高線圈能量傳遞效率，采用電鑄制造工藝制作了鎳鐵合金鐵芯，鐵芯中間 有圓柱突起，側邊上均布著4個缺口作為引線。將兩層微平面線圈與磁芯相疊加。兩層微 平面線圈分別作為驅動線圈與敏感線圈。其特征包括(1)、采用UV-LIGA(紫外光刻電鑄)技術制作了微米尺度平面線圈；(2)、采用電鑄制造工藝制作了鎳鐵合金鐵芯；(3)、提出了兩層微平面線圈與磁芯相疊加的電渦流傳感器結構。兩層分別為驅動線圈與敏感線圈，兩者之間采用絕緣材料實現(xiàn)電氣隔斷。每個線 圈兩端有引線引出，分別用來輸入激勵信號與檢測信號。
圖1是微平面線圈示意圖。圖2是傳感器工作原理示意圖。圖3是傳感器結構示意圖。其中標號名稱1、微平面線圈，2、驅動線圈，3、鐵芯，4、敏感線圈，5、測量目標，6、 絕緣層7、磁鏈，8、渦電流
具體實施例方式圖1，為傳感器微平面線圈的結構。材料為鎳，采用紫外光刻電鑄技術制作。圖2，為傳感器工作原理，驅動線圈2與敏感線圈4安裝在鐵芯3中，在線圈兩端輸 入交流激勵信號，敏感線圈4中將產(chǎn)生感應電壓信號，當測量目標5與傳感器間隙變化或測 量目標5表面存在缺陷時，敏感線圈4兩端的信號將發(fā)生變化。通過讀取敏感線圈4的輸 出信號，可以確定測量目標5與傳感器的間隙大小或測量目標5表面缺陷信息。本發(fā)明的具體實施步驟為1.首先制作出驅動線圈2與敏感線圈4，采用鍵合技術分別在線圈兩端進行引線 供輸入激勵信號、輸出檢測信號使用，線圈、鐵芯尺寸可根據(jù)測量要求調節(jié)。2.參考圖3，采用電鑄技術加工鎳鐵合金材質的鐵芯3，控制鐵成分在20%左右、 鐵芯厚度小于1毫米。對的鐵芯3表面進行絕緣處理，把驅動線圈2裝配到鐵芯3中，再進 行絕緣處理，將敏感線圈4裝入。安裝時注意將引線對準鐵芯3邊緣缺口。3.將線圈、鐵芯3及線圈輸入輸出引線固定至合適位置即可。
權利要求
一種用于高溫、窄縫條件下金屬間隙、缺陷檢測的渦流傳感器，其特征包括(1)、采用UV LIGA(紫外光刻電鑄)技術制作了微米尺度平面線圈1；(2)、采用電鑄制造工藝制作了鎳鐵合金鐵芯3；(3)、提出了兩層微平面線圈與磁芯相疊加的電渦流傳感器結構。
全文摘要
本發(fā)明的用于窄縫、高溫條件下的電渦流傳感器，屬于檢測技術領域。該方法包括以下步驟(1)采用UV-LIGA(紫外光刻電鑄)技術制作了微米尺度平面線圈1；(2)采用電鑄制造工藝制作了鎳鐵合金鐵芯3；(3)提出了兩層微平面線圈與磁芯相疊加的電渦流傳感器結構。本發(fā)明具有結構簡單，應用靈活，能實現(xiàn)窄縫、高溫條件下金屬材料間隙、缺陷的檢測。
文檔編號G01N27/90GK101929833SQ200910033649
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權日2009年6月25日
發(fā)明者劉遠偉, 鄭曉虎 申請人:淮陰工學院