一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置，包括至少一個TMR傳感器，永磁組合體和外殼，所述的永磁組合體包括兩個永磁體和一個條形導(dǎo)磁體,其中所述的兩個永磁體在所述的TMR傳感器兩側(cè)對稱放置,其磁化方向都垂直于待測元件,并且所述兩個永磁體的磁化方向相反，所述的條形導(dǎo)磁體設(shè)置在所述的兩個永磁體之間，所述的TMR傳感器檢測所述待測元件所產(chǎn)生的漏磁通，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號；所述的外殼覆蓋所述的TMR傳感器，屏蔽外界的干擾磁場。本實用新型在極其低頻的情況下具有很高的分辨率，可以檢測更深的缺陷。
【專利說明】
一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種無損檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，磁性無損檢測僅限于表面檢查，然而，對深層缺陷的檢測的需求增加。由于鋼結(jié)構(gòu)的缺陷而引發(fā)的事故，如發(fā)電廠或管道，造成嚴重傷害人的后果和破壞了自然環(huán)境。因此，在初期階段使用無損檢測檢測缺陷是非常重要的。在許多情況下，很難找到在內(nèi)部或背面的缺陷，因此需要深層缺陷的檢測方法。有許多非破壞性檢測等測試方法，比如射線檢測方法、超聲波檢測法、漏磁通檢測法和渦流檢測法等。在這些方法中，漏磁通檢測法對于鐵磁材料的檢測時很常用的，比如鋼鐵。
[0003]漏磁通檢測法用于深沉檢測，需要在一個很低的頻率下完成，因為外部應(yīng)用場的滲透在降低的頻率變得更深。然而，傳統(tǒng)漏磁通方法使用一個檢測線圈磁傳感器不能在低頻下工作，根據(jù)法拉第定律，因為它在低頻率下，靈敏度更低。因此，它只能檢測在檢測線圈附近的缺陷。此外，深層缺陷的檢測還需要高磁通分辨率，因為深層缺陷產(chǎn)生的磁通的變化很小。另一個問題是，漏磁通檢測的磁場強度需要在磁化曲線的飽和區(qū)域操作，這樣為了獲得可測量的大的漏磁。然而，這樣大的磁場強度測量系統(tǒng)是很昂貴的，因為需要一個高功率電流源。解決這些問題的一個方法是使用高靈敏度的傳感器，可以測量低磁場強度磁場等低頻磁阻傳感器。如果安裝這樣的傳感器，我們可以在非常低頻率下運用漏磁通檢測，這可以給表面深度和檢測由低功率源引起的小的漏磁。因此，我們使用隧道磁電阻傳感器，因為它有一個比磁阻裝置更大的磁阻比率，也具有更寬的頻率范圍。
[0004]在本實用新型中，我們提出了一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置，在極其低頻的情況下具有很高的分辨率，這樣我們可以檢測更深的缺陷，比AMR傳感器以及其他磁電阻傳感器更清楚地檢測。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述問題，本實用新型提供了一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置，包括至少一個TMR傳感器，以及永磁組合體和外殼，所述的永磁組合體包括兩個永磁體和一個條形導(dǎo)磁體，其中所述的兩個永磁體在所述的TMR傳感器兩側(cè)對稱放置，所述的TMR傳感器的磁化方向都垂直于待測元件，并且所述兩個永磁體的磁化方向相反，所述的條形導(dǎo)磁體設(shè)置在所述的兩個永磁體之間；
[0008]所述的TMR傳感器檢測所述待測元件所產(chǎn)生的漏磁通，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號;所述的外殼覆蓋所述的TMR傳感器，屏蔽外界的干擾磁場。
[0009]所述的無損檢測裝置還包括信號采集裝置、位置檢測裝置、分析裝置、顯示設(shè)備以及存儲單元，所述信號采集裝置與所述TMR傳感器連接，所述分析裝置分別與所述信號采集裝置以及所述位置檢測裝置相連接，所述顯示設(shè)備和所述存儲單元分別與所述分析裝置相連接；
[0010]所述位置檢測裝置用于檢測所述TMR傳感器當(dāng)前檢測的所述待測元件位置，所述分析裝置用于根據(jù)所述待測元件位置以及所述漏磁通對應(yīng)的輸出信號得到缺陷位置，所述顯示設(shè)備用于顯示所述待測元件位置和所述漏磁通的曲線，所述存儲單元用于存儲所述待測元件位置和所述漏磁通數(shù)據(jù)。
[0011]所述的信號采集裝置包括依次連接的信號采集卡、低通濾波器以及功率放大器。
[0012]優(yōu)選地，所述的TMR傳感器為TMR三軸傳感器。
[0013]優(yōu)選地，所述TMR三軸傳感器的個數(shù)至少為兩個，所有所述的TMR三軸傳感器設(shè)置在平行或垂直于所述的待測元件方向上。
[0014]優(yōu)選地，所述TMR三軸傳感器的個數(shù)至少為三個，所有所述的TMR三軸傳感器排列成二維陣列結(jié)構(gòu)。
[0015]所述TMR三軸傳感器的個數(shù)至少為三個，所有所述的TMR三軸傳感器排列成三維陣列結(jié)構(gòu)。
[0016]優(yōu)選地，所述的條形導(dǎo)磁體材料為坡莫合金。
[0017]優(yōu)選地，所述的待測元件為含有鐵磁材料的管壁或鋼絲繩。
[0018]優(yōu)選地，所述的TMR傳感器為TMR三軸單芯片傳感器或集成在單個封裝體內(nèi)的TMR
三軸傳感器。
[0019]本實用新型的無損檢測裝置的有益效果在于:
[0020]在極其低頻的情況下具有很高的分辨率，這樣我們可以檢測更深的缺陷，比AMR傳感器以及其他磁電阻傳感器更清楚地檢測。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(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，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，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)這些附圖獲得其它的附圖。
[0022]圖1是本實用新型的一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置的框圖；
[0023]圖2是本實用新型的一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置中TMR傳感器水平設(shè)置的示意圖；
[0024]圖3是本實用新型的一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置中TMR傳感器垂直設(shè)置的示意圖；
[0025]圖4是本實用新型的一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置中TMR傳感器陣列設(shè)置的示意圖。
[0026]其中，I為永磁體，2為條形導(dǎo)磁體，3為TMR傳感器，4為缺陷，5為待測元件，6為外殼。
【具體實施方式】
[0027]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0028]如附圖1所示，本實用新型提出了一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置，包括至少一個TMR傳感器3，以及永磁組合體和外殼6，所述的永磁組合體I包括兩個永磁體I和一個條形導(dǎo)磁體2，其中所述的兩個永磁體I在所述的TMR傳感器3兩側(cè)對稱放置，所述的TMR傳感器3的磁化方向都垂直于待測元件5，并且所述兩個永磁體I的磁化方向相反，所述的條形導(dǎo)磁體2設(shè)置在所述的兩個永磁體I之間。
[0029]本實用新型中，待測元件5、兩側(cè)永磁體I以及條形導(dǎo)磁體2之間產(chǎn)生有一閉合磁力線回路。
[0030]所述的TMR傳感器3檢測所述待測元件5所產(chǎn)生的漏磁通，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號；所述的外殼6覆蓋所述的TMR傳感器3，屏蔽外界的干擾磁場。
[0031]所述的無損檢測裝置還包括信號采集裝置、位置檢測裝置、分析裝置、顯示設(shè)備以及存儲單元，所述信號采集裝置與所述TMR傳感器連接，所述分析裝置分別與所述信號采集裝置以及所述位置檢測裝置連接，所述顯示設(shè)備和所述存儲單元分別與所述分析裝置相連；
[0032]所述位置檢測裝置用于檢測所述TMR傳感器當(dāng)前檢測的所述待測元件位置，所述分析裝置用于根據(jù)所述待測元件位置以及所述漏磁通對應(yīng)的輸出信號得到缺陷位置，所述顯示設(shè)備用于顯示所述待測元件位置和所述漏磁通的曲線，所述存儲單元用于存儲所述待測元件位置和所述漏磁通數(shù)據(jù)。上述信號采集裝置可包括依次連接的信號采集卡、低通濾波器以及功率放大器，通過信號采集卡采集到信號后，通過低通濾波器以及功率放大器對信號進行低通濾波以及放大后發(fā)送到分析裝置。
[0033]具體的工作原理如下:通過TMR傳感器在待測元件的表面檢測磁感應(yīng)強度，通過信號采集裝置將TMR磁場傳感器檢測到的磁感應(yīng)強度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將所處理的信號發(fā)送到分析裝置中，同時位置檢測裝置檢測TMR磁場傳感器檢測的待測元件的當(dāng)前位置并發(fā)送到分析裝置中，分析裝置根據(jù)待測元件的當(dāng)前位置和檢測到的磁感應(yīng)強度值得到缺陷4位置。另外顯示設(shè)備會顯示待測元件的位置和檢測到的對應(yīng)的磁感應(yīng)強度值，并將磁感應(yīng)強度值以曲線形式直觀展現(xiàn)。存儲單元可以存儲上述位置以及磁感應(yīng)強度值數(shù)據(jù)供后續(xù)查詢檢索。如果待測元件中沒有缺陷，在顯示設(shè)備會顯示出一條磁場的平滑曲線，磁場沒有任何的波動異常，如果待測元件有缺陷，則顯示設(shè)備會顯示出一個凹、凸的突變，這樣，可以通過觀察檢測待測元件曲線的變化，判斷出待測元件是否有缺陷，并能夠?qū)Υ郎y元件的缺陷位置進行準確的定位。
[0034]附圖1中TMR傳感器為單個TMR三軸傳感器。
[0035]如附圖2和3所示，所述的TMR傳感器組為兩個TMR三軸傳感器，所述的兩個TMR三軸傳感器設(shè)置在平行或垂直于所述的待測元件方向上。利用兩個TMR傳感器進行差分計算，測量漏磁場的水平梯度值和垂直梯度值，這樣做的好處就是進一步提高了測量磁場的抗干擾性。
[0036]如附圖4所示，所述的TMR傳感器組為多個TMR三軸傳感器，所述的多個TMR三軸傳感器設(shè)置在平行或者垂直于所述的待測元件方向上;或者所述的TMR傳感器組為多個TMR三軸傳感器，所述的多個TMR三軸傳感器排列成二維陣列結(jié)構(gòu)；或者所述的TMR傳感器組為多個TMR三軸傳感器，所述的多個TMR三軸傳感器排列成三維陣列結(jié)構(gòu)。這樣，采集將上述陣列中的傳感器的信號，通過控制器的處理分析以及顯示設(shè)備的顯示，可以進行如下分析:僅僅只觀察矢量值，也可以只進行任意兩個或多個傳感器的差分計算，得到相應(yīng)的水平梯度值或垂直梯度值，或者計算任意兩個或多個傳感器的平均值。將上述數(shù)據(jù)進行圖像圖形化處理，可以直觀得到多個缺陷的二維或者三維的顯示圖像。
[0037]本新型中的TMR三軸傳感器可以是X/Y/Z軸TMR三軸單芯片傳感器，也可以是集成在單個封裝體內(nèi)的TMR三軸傳感器，具體的，尺寸小于3*3*lmm。由于TMR三軸傳感器的尺寸小，因而可以實現(xiàn)微型化和陣列化，從而提高檢測的精度和準確度。
[0038]所述的條形導(dǎo)磁體材料為坡莫合金。
[0039]所述的待測元件包括管壁、鋼絲繩。
[0040]所述的管壁或所述的鋼絲繩含有鐵磁材料。
[0041]以上實施例僅說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于隧道磁電阻傳感器的無損檢測裝置，其特征在于:包括至少一個TMR傳感器，以及永磁組合體和外殼，所述的永磁組合體包括兩個永磁體和一個條形導(dǎo)磁體，其中所述的兩個永磁體在所述的TMR傳感器兩側(cè)對稱放置，所述的TMR傳感器的磁化方向都垂直于待測元件，并且所述兩個永磁體的磁化方向相反，所述的條形導(dǎo)磁體設(shè)置在所述的兩個永磁體之間； 所述的TMR傳感器檢測所述待測元件所產(chǎn)生的漏磁通，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號;所述的外殼覆蓋所述的TMR傳感器，屏蔽外界的干擾磁場。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于:所述的無損檢測裝置還包括信號采集裝置、位置檢測裝置、分析裝置、顯示設(shè)備以及存儲單元，所述信號采集裝置與所述TMR傳感器連接，所述分析裝置分別與所述信號采集裝置以及所述位置檢測裝置連接，所述顯示設(shè)備和所述存儲單元分別與所述分析裝置相連接； 所述位置檢測裝置用于檢測所述TMR傳感器當(dāng)前檢測的所述待測元件位置，所述分析裝置用于根據(jù)所述待測元件位置以及所述漏磁通對應(yīng)的輸出信號得到缺陷位置，所述顯示設(shè)備用于顯示所述待測元件位置和所述漏磁通的曲線，所述存儲單元用于存儲所述待測元件位置和所述漏磁通數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無損檢測裝置，其特征在于:所述的信號采集裝置包括依次連接的信號采集卡、低通濾波器以及功率放大器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于:所述的TMR傳感器為TMR三軸傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無損檢測裝置，其特征在于:所述TMR三軸傳感器的個數(shù)至少為兩個，所有所述的TMR三軸傳感器設(shè)置在平行或垂直于所述的待測元件方向上。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無損檢測裝置，其特征在于:所述TMR三軸傳感器的個數(shù)至少為三個，所有所述的TMR三軸傳感器排列成二維陣列結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無損檢測裝置，其特征在于:所述TMR三軸傳感器的個數(shù)至少為三個，所有所述的TMR三軸傳感器排列成三維陣列結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于:所述的條形導(dǎo)磁體材料為坡莫合金。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于:所述的待測元件為含有鐵磁材料的管壁或鋼絲繩。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于:所述的TMR傳感器為TMR三軸單芯片傳感器或集成在單個封裝體內(nèi)的TMR三軸傳感器。
【文檔編號】G01N27/83GK205538822SQ201620054508
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月20日
【發(fā)明人】雷嘯鋒, 薛松生
【申請人】江蘇多維科技有限公司