专利名称：一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无损检测领域，具体来说，是一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置，应用在，能检测出通电导体内部高精度的电流流动信息。
背景技术：
无损检测NDT (Non-destructive testing)技术,就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象目前所处状态的所有技术手段的 总称。与破坏性检测相比，无损检测具有以下显著特点非破坏性，检测不会损害被检对象的性能，所以，无损检测又称为非破坏性检测；全面性，由于检测是非破坏性的，因此必要时可对被检对象进行100%的全面检测，这是破坏性检测无法办到的；全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，如机械工程中普遍采用拉伸、压缩、弯曲、疲劳等破坏性检测都是针对制造用原材料进行的，对于产品和在用品，除非不准备让其继续使用否则是不能进行破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的性能，所以不仅可以对制造用原材料、各中间环节、直到最终的产成品进行全程检测，也可对使用中的设备进行检测，如桥梁、房屋建筑、各类输送管道、机械零部件及成套设备、汽车、机车、飞机、轮船、核反应堆、宇航设备及电力设备等，都可进行无损检测。随着航空、航天和核工业等尖端技术的发展迫切需要解决一系列新材料、新结构、新工艺的无损检测和无损评价。常规无损检测方法有目视检测、超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测。非常规无损检测方法有声发射、涡流检测、泄漏检测、衍射波时差法超声检测技术、导波检测等。目前国外关于基于电流的导体缺陷检测已有相关的研究和进展，例如，德国的
S.Furtner等人采用带盘驱动式磁带机对超导材料进行性能检测。他们的工作原理是超导材料随滚轮运动。要求控制装置对带材的位置、带材与滚轮之间的张进力进行精确控制。使用霍尔装置进行扫描。此装置具有快速检测导体材料的优点；能检测到缺陷的位置、划痕和裂纹的存在；然而这种检测只能对一些较强或较大的缺陷进行粗略检测，不能提供缺陷更详细的信息。国内的清华大学等单位也利用此方法做出了一些测试系统，同样存在上述缺陷。
实用新型内容针对现有技术的不足，本实用新型提出一种采用单个霍尔探头扫描法来检测通电导体缺陷的检测装置，是一种新型的、建立在电磁感应原理基础之上的无损检测装置，适用于各种导电材料的精确缺陷检测。一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置，包括三维微位移移动平台、第一霍尔探头、数据采集模块、上位机以及光电平台。三维微位移移动平台由包括下滑台、中滑台、上滑台以及探头连接板构成。其中，中滑台与下滑台间采用滑动连接，上滑台与中滑台间滑动连接。下滑台、中滑台、上滑台的轴线分别位于三个正交方向(x、y、z)上。上滑台一侧滑动连接有探头安装板，探头安装板水平设置，朝向X轴的负方向。探头安装板上安装有第一霍尔探头，第一霍尔探头垂直于水平面；第一霍尔探头连接数据采集模块，数据采集模块与上位机相连。通过上述检测装置进行导体缺陷检测时，通过控制中滑台、上滑台与探头连接板的移动方式、移动距离和移动速度控制，从而带动第一霍尔探头对通电被测导体的不同区域进行磁场的检测，被测导体的电流由电流源通过电流引线提供；第一霍尔探头将检测到的磁场数据通过数据采集模块传送给上位机，上位机对接收到的数据进行存储，并通过matlab成像处理进行图形绘制，最后绘制出的图形即是被测导体对应区域的电流分布情况图，根据电流的分布情况对导体内部的结构分布进行分析，进而判别导体的性质和缺陷状态。本实用新型优点在于I、本实用新型通电导体缺陷检测装置在x，y，z的分辨率能达到10 ym，通过选择适当的霍尔探头可测量_670Gauss 670Gauss的磁场区域； 2、本实用新型通电导体缺陷检测装置结构简单、搭建方便、易操作，适用于各种导电材料的快速无损精确缺陷检测。
图I为本实用新型通电导体缺陷检测装置整体结构侧视示意图；图2为本实用新型通电导体缺陷检测装置中三维微位移移动平台结构正视示意图；图3为具有两个霍尔探头的通电导体缺陷检测装置结构示意图。图中
I-维微位移移动杉台2-笫I1H 尔探头 3-数拟釆染役块 4-k位机 5-光Ilif台6-笫 .$尔探义101-102-屮沿合
103-丨:沿台104-探义迮按板105-沿板106-汾轨
107-滑块108-滚轴丝K 109-步进电机 110-丨"丨枬
111-支架112-及分放人器
具体实施方式
以下结合附图来对本实用新型作进一步说明。本实用新型通电导体缺陷检测装置包括三维微位移移动平台I、第一霍尔探头2、数据采集模块3、上位机4以及光电平台5，如图I所示。三维微位移移动平台I由包括下滑台101、中滑台102、上滑台103以及探头连接板104构成，控制精度低于lOiim，如图I、图2所示。其中，下滑台101、中滑台102、上滑台103均为结构尺寸相同的矩形滑台，均由滑板105、滑轨106、滑块107、滚轴丝杠108与步进电机109构成。下面以下滑台101为例进行说明下滑台101的顶面轴向上开有凹槽109，凹槽109底面上固定设置有滑轨106，滑轨106沿下滑台101的轴向设置。滑轨106上滑动连接有滑块107，使滑块107可沿滑轨106在下滑台101轴向上滑动。滑块107的滑动通过步进电机109与滚轴丝杠108控制，具体为凹槽110内设置滚轴丝杠108，滚轴丝杠108的轴线与下滑台101轴线平行。滚轴丝杠108两端穿入凹槽110的侧壁内，由此实现滚轴丝杠108的定位。且滚轴丝杠108的一端贯通下滑台101与固定在下滑台101上的步进电机109输出轴固定，三个步进电机109均与上位机3相连，通过上位机3控制。所述滑块107螺纹连接在滚轴丝杠108上。由此可通过步进电机109驱动滚轴丝杠108转动,从而滚轴丝杠108带动滑块107沿滑轨106移动。所述下滑台101底面固定在光电平台5上，下滑台101与水平面平行，中滑台102底面固定在下滑台101中的滑块107上表面，中滑台102与水平面平行，且使中滑台102的轴线与下滑台101的轴线垂直。上滑台103竖直固定在中滑台102中的滑块107上表面。由此通过上述安装可使下滑台101、中滑台102、上滑台103的轴线分别位于三个正交方向(x、y、z)上，且上滑台103中的滑块107朝向X轴的负方向。所述探头连接板104水平设置，一端固定安装在上滑台103支架，另一端固定有与水平面垂直的高灵敏度第一霍尔探头2，第一霍尔探头2的探头方向向下。第一霍尔探头2 连接数据采集模块3，数据采集模块3与上位机4相连。第一霍尔探头2用来探测通电被测导体上方的磁场数据；数据采集模块3采集第一霍尔探头2探测到的磁场数据发送给上位机4。通过上述检测装置进行导体缺陷检测时，通过上位机3控制三个步进电机109实现中滑台102、上滑台103与探头连接板104的移动方式、移动距离和移动速度控制，从而带动第一霍尔探头2对通电被测导体的不同区域进行磁场的探测，通电被测导体的电流由电流源通过电流引线提供。第一霍尔探头2将探测到的磁场数据通过数据采集模块5传送给上位机4，上位机对接收到的数据进行进行存储，并通过matlab成像处理进行图形绘制，最后绘制出的图形即是被测导体对应区域的电流分布情况图，根据电流的分布情况对导体内部的结构分布进行分析，进而判别导体的性质和缺陷状态。本实用新型中为了得到更加准确的通电导体上方磁场数据，可采用下述方式实现在探头连接板104上通过支架111固定有一个第二霍尔探头6，如图3所示，第二霍尔探头6同样与水平面垂直，探头方向向下；第二霍尔探头6的轴线与第一霍尔探头2的轴线共线，且第一霍尔探头与第二霍尔探头垂直距离为15cm，第二霍尔探头6用来探测噪声信号数据。第一霍尔探头2与第二霍尔探头6均与差分放大器112相连，差分放大器112与数据采集模块5相连。由此差分放大器接收第一霍尔探头2将探测到的通电被测导体上方的磁场数据与第二霍尔探头6探测到得噪声信号数据，并将磁场数据减去噪声信号数据得到得到更加准确的通电导体上方磁场数据，并通过数据采集模块5进行采集发送到上位机4。上述由于第二霍尔探头6位于第一霍尔探头2的正上，使第二霍尔探头探测噪声信号数据时不会受通电导体产生磁场影响。
权利要求1.一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置，其特征在于包括三维微位移移动平台、第一霍尔探头、数据采集模块、上位机以及光学平台； 三维微位移移动平台由下滑台、中滑台、上滑台以及探头连接板构成；其中，中滑台与下滑台间采用滑动连接，上滑台与中滑台间滑动连接；下滑台、中滑台、上滑台的轴线分别位于三个正交方向上；上滑台一侧滑动连接有探头安装板，探头安装板水平设置，朝向X轴的负方向；探头安装板上安装有第一霍尔探头，第一霍尔探头垂直于水平面，且探头方向向下；第一霍尔探头连接数据采集模块，数据采集模块与上位机相连。
2.如权利要求I所述一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置，其特征在于所述三维微位移移动平台控制精度低于10 Pm。
3.如权利要求I所述一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置，其特征在于所述上滑台、中滑台、下滑台为结构尺寸相同的矩形滑台，均由滑板、滑轨、滑块、滚轴丝杠与步进电机构成；下滑台的顶面轴向上开有凹槽，凹槽底面上固定设置有滑轨，滑轨沿下滑台的轴向设置；滑轨上滑动连接有滑块；凹槽内设置滚轴丝杠，滚轴丝杠的轴线与下滑台轴线平行；滚轴丝杠两端穿入凹槽的侧壁内；且滚轴丝杠的一端贯通下滑台与固定在下滑台上的步进电机输出轴固定，三个步进电机均与上位机相连；所述滑块螺纹连接在滚轴丝杠上。
4.如权利要求I或3所述一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置，其特征在于所述探头安装板固定在上滑台中的滑块上。
5.如权利要求I所述一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置，其特征在于所述探头连接板上通过支架固定有一个第二霍尔探头，第二霍尔探头与水平面垂直，探头方向向下；第二霍尔探头的轴线与第一霍尔探头的轴线共线；第一霍尔探头和第二霍尔探头与差分放大器相连，差分放大器与数据采集模块相连。
6.如权利要求5所述一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置，其特征在于第一霍尔探头与第二霍尔探头垂直距离为15cm。
专利摘要本实用新型公开一种基于三维微位移移动平台的通电导体缺陷检测装置，包括由下滑台、中滑台、上滑台以及探头连接板构成的三维微位移移动平台。其中，中滑台与下滑台间滑动连接，上滑台与中滑台间滑动连接；下、中、上滑台的轴线分别位于三个正交方向上；上滑台一侧滑动连接有探头安装板，探头安装板上安装有霍尔探头，由此通过控制中滑台、上滑台与探头连接板的移动，从而带动霍尔探头对通电导体的不同区域进行磁场的检测，将检测到的磁场数据通过数据采集模块传送给上位机，上位机对磁场数据进行存储，并进行成像处理进行图形绘制。本实用新型通电导体缺陷检测装置结构简单、搭建方便、易操作，适用于各种导电材料的快速无损精确缺陷检测。
文档编号G01N27/82GK202614710SQ201220259809
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者王三胜, 范留彬, 何通 申请人:北京鼎臣超导科技有限公司