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专利名称：间隙条件下金属材料缺陷检测微传感器的制作方法
技术领域：
本申请的金属材料缺陷检测微传感器，属于检测技术领域。
背景技术：
该传感器利用电涡流原理以金属材料作为检测对象进行缺陷检测。该装置具有检测精度高、元件简单易用，且不破坏检测对象的功能、表面质量等特点，在航空、仪器仪表、 机械制造等行业有重要的应用价值。传统的电涡流传感器一般采用在单层线圈中通入激励信号，产生交变磁场使线圈阻抗发生变化，当金属表面存在缺陷时线圈阻抗大小也受影响，因此同样可以实现金属缺陷的检测。采用单层线圈时由于磁阻高，为了达到某一自感量，需要的线圈匝数多，厚度较大，并且线圈分布电容大，要求输入信号频率较高，容易受到干扰。对于常用的电涡流传感器，线圈一般采用漆包线绕制成螺旋状，由于铜线直径大、 匝数多，传感器测头直径与厚度均超过6-10毫米，对于一些特殊情况下的检测，如间隙窄缝(小于5毫米)条件下，由于测头尺寸大，难以达到检测位置，不能测量。如航空发动机叶片检测、螺栓榫头、磁悬浮轴承间隙控制等场合，由于工作间隙小、条件恶劣、测量速度要求高，难以采用激光、三坐标测量仪等设备进行检测。为了克服以上问题，有必要提出新的涡流检测方案，以实现金属材料的缺陷检测。

实用新型内容本发明提出一种可以在间隙条件下实现金属缺陷检测的电涡流传感器，其工作原理是利用通电平面线圈的互感实现。为保证测头的厚度、直径小于2-4毫米，微平面线圈为螺旋结构，采用紫外光刻电铸技术制作，线圈线距小于30-50微米、线宽小于60-80微米、线圈厚度小于100微米。材质为电铸镍，可以承受600°C以上的高温。为提高线圈能量传递效率，采用电铸制造工艺制作了镍铁合金铁芯，铁芯高度、直径均小于2毫米，中间有圆柱突起，侧边上均布着4个缺口作为引线。将两层微平面线圈与磁芯相叠加。两层微平面线圈分别作为驱动线圈与敏感线圈。其特征是(1)、微米尺度平面线圈(1)，线圈线距小于30-50微米、线宽小于60-80微米、线圈厚度小于100微米；(2)、采用电铸制造工艺制作了镍铁合金铁芯(3)，其高度、直径均小于2-4毫米， 铁芯中间为圆柱突起，侧边上均布着4个缺口 ；(3)、铁芯(3)穿过相叠加的两层微平面线圈，线圈之间采用绝缘层(6)隔离。两层平面线圈分别为驱动线圈与敏感线圈。每个线圈两端有引线引出，分别用来输入激励信号与检测信号。

图1是微平面线圈示意图。[0011]图2是传感器工作原理示意图。图3是传感器结构示意图。其中标号名称1、微平面线圈，2、驱动线圈，3、铁芯，4、敏感线圈，5、测量目标，6、 绝缘层7、磁链，8、涡电流
具体实施方式
图1，为传感器微平面线圈的结构。材料为镍，采用紫外光刻电铸技术制作。图2，为传感器工作原理，驱动线圈(2)与敏感线圈(4)安装在铁芯(3)中，在线圈两端输入交流激励信号，敏感线圈中将产生感应电压信号，当测量目标( 与传感器间隙变化或测量目标( 表面存在缺陷时，敏感线圈(4)两端的信号将发生变化。通过读取敏感线圈(4)的输出信号，可以确定测量目标(5)与传感器的间隙大小或测量目标(5) 表面缺陷信息。本发明的具体实施步骤为1.首先制作出驱动线圈(2)与敏感线圈G)，采用键合技术分别在线圈两端进行引线供输入激励信号、输出检测信号使用，线圈、铁芯尺寸可根据测量要求调节。2.参考图3，采用电铸技术加工镍铁合金材质的铁芯(3)，控制铁成分在20%左右、铁芯厚度小于1毫米。对的铁芯⑶表面进行绝缘处理，把驱动线圈⑵装配到铁芯⑶ 中，再进行绝缘处理，将敏感线圈(4)装入。安装时注意将引线对准铁芯(3)边缘缺口。3.将线圈、铁芯(3)及线圈输入输出引线固定至合适位置即可。
权利要求1. 一种用于间隙条件下金属缺陷检测的涡流传感器，其特征是(1)、微米尺度平面线圈(1)，线圈线距小于30-50微米、线宽小于60-80微米、线圈厚度小于100微米；(2)、采用电铸制造工艺制作了镍铁合金铁芯(3)，其高度、直径均小于2-4毫米，铁芯中间为圆柱突起，侧边上均布着4个缺口 ；(3)、铁芯(3)穿过相叠加的两层微平面线圈，线圈之间采用绝缘层(6)隔离。
专利摘要本实用新型的用于间隙条件下金属材料缺陷检测涡流传感器，属于检测技术领域。该传感器包括微米尺度平面线圈(1)，线圈线距小于30-50微米、线宽小于60-80微米、线圈厚度小于100微米；采用电铸制造工艺制作了镍铁合金铁芯(3)，其高度、直径均小于2-4毫米，铁芯中间为圆柱突起，侧边上均布着4个缺口；铁芯(3)穿过相叠加的两层微平面线圈，线圈之间采用绝缘层(6)隔离。
文档编号G01N27/90GK202141697SQ201120140378
公开日2012年2月8日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者郑晓虎 申请人:淮阴工学院