基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜、检测装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113406193A(43)申请公布日2021.09.17(21)申请号202110699969.2(22)申请日2021.06.23(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人孙虎陈威伊君艳卿新林王奕首(74)专利代理机构北京睿智保诚专利代理事务所(普通合伙)11732代理人韩迎之(51)Int.Cl.G01N27/90(2021.01)G01N27/904(2021.01)权利要求书1页说明书5页附图9页(54)发明名称基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜、检测装置及方法(57)摘要本发明公开了一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜、检测装置及方法，涉及传感检测技术领域，包括激励线圈层、接收线圈层、绝缘薄膜层；其中，所述激励线圈层和所述接收线圈层分别在所述绝缘薄膜层的两侧走线并通过盲孔连接，所述接收线圈层由类梯形接收线圈单元阵列而成，每个所述类梯形接收线圈单元由一根导线绕成，所述激励线圈层由类平行四边形激励线圈单元阵列而成，每个所述类平行四边形激励线圈单元由一根导线绕成。使用本发明的柔性涡流传感薄膜进行孔边裂纹监测提高了周向角度识别能力，同时保留了良好的轴向、径向扩展监测能力，实现了对孔边裂纹的周向角度准确识别、径向和轴向扩展的准确定量监测。CN113406193ACN113406193A权利要求书1/1页1.一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜，其特征在于，包括激励线圈层、接收线圈层、绝缘薄膜层；其中，所述激励线圈层和所述接收线圈层分别在所述绝缘薄膜层的两侧走线并通过盲孔连接，所述接收线圈层由类梯形接收线圈单元阵列而成，每个所述类梯形接收线圈单元由一根导线绕成，所述激励线圈层由类平行四边形激励线圈单元阵列而成，每个所述类平行四边形激励线圈单元由一根导线绕成。2.根据权利要求1所述的一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜，其特征在于，所述绝缘薄膜层为聚酰亚胺薄膜。3.根据权利要求1所述的一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜，其特征在于，所述类平行四边形激励线圈单元共有1×n个，其中，n为轴向阵列数；所述类梯形接收线圈单元共有m×n个，其中，m为周向阵列数。4.根据权利要求3所述的一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜，其特征在于，所述轴向阵列数的数量由待测件的层数或者厚度决定，周向阵列数的数量由所述待测件的孔径决定。5.一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜的检测装置，其特征在于，包括传感薄膜、高频交变信号源、开关转换器以及示波器；其中，所述高频交变信号源与所述传感薄膜的激励线圈层串联，所述传感薄膜的接收线圈层通过所述开关转换器与所述示波器串联。6.一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜的使用方法，其特征在于，具体步骤包括如下：将传感薄膜卷绕并粘贴在螺栓上，接收线圈层靠近待测件，激励线圈层靠近所述螺栓，高频交变电流源发送交变信号至所述激励线圈层；所述接收线圈层通过开关转换器连接到示波器，切换所述开关转换器，使得所述接收线圈层的感应电压依次输入所述示波器；对比交叉区域内所述接收线圈层损伤前后的感应电压变化量大小，判断所述待测件裂纹的轴向或径向扩展情况，计算所述待测件裂纹出现的周向角度。7.根据权利要求6所述的一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜的使用方法，其特征在于，所述高频交变电流源发送的交变电流频率设置为100kHz‑15MHz。8.根据权利要求6所述的一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜的使用方法，其特征在于，所述计算待测件裂纹出现的周向角度的公式为：其中，k为变化量比值，ΔU1为同一交叉区域内第一线圈的感应电压变化量，ΔU2为同一交叉区域内第二线圈的感应电压变化量；n为裂纹出现位置前交叉区域的个数。2CN113406193A说明书1/5页基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜、检测装置及方法技术领域[0001]本发明涉及传感检测技术领域，更具体的说是涉及一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜、检测装置及方法。背景技术[0002]螺栓连接结构是航空航天、轨道交通、土木工程等主承力结构的普遍连接方式，其完整性常常直接影响到一个系统的可靠性和安全性。然而，螺栓连接在长期复杂的工作环境下不可避免出现连接状态的改变如螺栓孔边应力集中，使得螺栓连接结构极易出现孔边裂纹进而引起结构功能的丧失。因此，有效监测和预防螺栓连接结构的孔边裂纹、预测其剩余寿命对于确保工程结构可靠性、保障人民生命财产安全、保障社会经济平稳健康发展具有十分重要的意义。[0003]近年来，随着结构健康监测技术工程化应用的尝试，工程技术人员的定量监测需求与监测技术定量水平不够的矛盾成了制约结构健康监测技术进一步应用的主要矛盾。螺栓连接结构孔边裂纹监测的方法主要有属于直接测量