一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置，包括至少一个TMR传感器，永磁组合体和外壳，所述的永磁组合体包括两个永磁体和一个条形导磁体,其中所述的两个永磁体在所述的TMR传感器两侧对称放置,其磁化方向都垂直于待测元件,并且所述两个永磁体的磁化方向相反，所述的条形导磁体设置在所述的两个永磁体之间，所述的TMR传感器检测所述待测元件所产生的漏磁通，并产生相应的输出信号；所述的外壳覆盖所述的TMR传感器，屏蔽外界的干扰磁场。本实用新型在极其低频的情况下具有很高的分辨率，可以检测更深的缺陷。
【专利说明】
一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种无损检测领域，尤其涉及一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置。
【背景技术】
[0002]现有技术中，磁性无损检测仅限于表面检查，然而，对深层缺陷的检测的需求增加。由于钢结构的缺陷而引发的事故，如发电厂或管道，造成严重伤害人的后果和破坏了自然环境。因此，在初期阶段使用无损检测检测缺陷是非常重要的。在许多情况下，很难找到在内部或背面的缺陷，因此需要深层缺陷的检测方法。有许多非破坏性检测等测试方法，比如射线检测方法、超声波检测法、漏磁通检测法和涡流检测法等。在这些方法中，漏磁通检测法对于铁磁材料的检测时很常用的，比如钢铁。
[0003]漏磁通检测法用于深沉检测，需要在一个很低的频率下完成，因为外部应用场的渗透在降低的频率变得更深。然而，传统漏磁通方法使用一个检测线圈磁传感器不能在低频下工作，根据法拉第定律，因为它在低频率下，灵敏度更低。因此，它只能检测在检测线圈附近的缺陷。此外，深层缺陷的检测还需要高磁通分辨率，因为深层缺陷产生的磁通的变化很小。另一个问题是，漏磁通检测的磁场强度需要在磁化曲线的饱和区域操作，这样为了获得可测量的大的漏磁。然而，这样大的磁场强度测量系统是很昂贵的，因为需要一个高功率电流源。解决这些问题的一个方法是使用高灵敏度的传感器，可以测量低磁场强度磁场等低频磁阻传感器。如果安装这样的传感器，我们可以在非常低频率下运用漏磁通检测，这可以给表面深度和检测由低功率源引起的小的漏磁。因此，我们使用隧道磁电阻传感器，因为它有一个比磁阻装置更大的磁阻比率，也具有更宽的频率范围。
[0004]在本实用新型中，我们提出了一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置，在极其低频的情况下具有很高的分辨率，这样我们可以检测更深的缺陷，比AMR传感器以及其他磁电阻传感器更清楚地检测。
【实用新型内容】
[0005]针对上述问题，本实用新型提供了一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置。
[0006]为了解决以上技术问题，本实用新型采取的技术方案是:
[0007]—种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置，包括至少一个TMR传感器，以及永磁组合体和外壳，所述的永磁组合体包括两个永磁体和一个条形导磁体，其中所述的两个永磁体在所述的TMR传感器两侧对称放置，所述的TMR传感器的磁化方向都垂直于待测元件，并且所述两个永磁体的磁化方向相反，所述的条形导磁体设置在所述的两个永磁体之间；
[0008]所述的TMR传感器检测所述待测元件所产生的漏磁通，并产生相应的输出信号;所述的外壳覆盖所述的TMR传感器，屏蔽外界的干扰磁场。
[0009]所述的无损检测装置还包括信号采集装置、位置检测装置、分析装置、显示设备以及存储单元，所述信号采集装置与所述TMR传感器连接，所述分析装置分别与所述信号采集装置以及所述位置检测装置相连接，所述显示设备和所述存储单元分别与所述分析装置相连接；
[0010]所述位置检测装置用于检测所述TMR传感器当前检测的所述待测元件位置，所述分析装置用于根据所述待测元件位置以及所述漏磁通对应的输出信号得到缺陷位置，所述显示设备用于显示所述待测元件位置和所述漏磁通的曲线，所述存储单元用于存储所述待测元件位置和所述漏磁通数据。
[0011]所述的信号采集装置包括依次连接的信号采集卡、低通滤波器以及功率放大器。
[0012]优选地，所述的TMR传感器为TMR三轴传感器。
[0013]优选地，所述TMR三轴传感器的个数至少为两个，所有所述的TMR三轴传感器设置在平行或垂直于所述的待测元件方向上。
[0014]优选地，所述TMR三轴传感器的个数至少为三个，所有所述的TMR三轴传感器排列成二维阵列结构。
[0015]所述TMR三轴传感器的个数至少为三个，所有所述的TMR三轴传感器排列成三维阵列结构。
[0016]优选地，所述的条形导磁体材料为坡莫合金。
[0017]优选地，所述的待测元件为含有铁磁材料的管壁或钢丝绳。
[0018]优选地，所述的TMR传感器为TMR三轴单芯片传感器或集成在单个封装体内的TMR
三轴传感器。
[0019]本实用新型的无损检测装置的有益效果在于:
[0020]在极其低频的情况下具有很高的分辨率，这样我们可以检测更深的缺陷，比AMR传感器以及其他磁电阻传感器更清楚地检测。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0022]图1是本实用新型的一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置的框图；
[0023]图2是本实用新型的一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置中TMR传感器水平设置的示意图；
[0024]图3是本实用新型的一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置中TMR传感器垂直设置的示意图；
[0025]图4是本实用新型的一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置中TMR传感器阵列设置的示意图。
[0026]其中，I为永磁体，2为条形导磁体，3为TMR传感器，4为缺陷，5为待测元件，6为外壳。
【具体实施方式】
[0027]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]如附图1所示，本实用新型提出了一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置，包括至少一个TMR传感器3，以及永磁组合体和外壳6，所述的永磁组合体I包括两个永磁体I和一个条形导磁体2，其中所述的两个永磁体I在所述的TMR传感器3两侧对称放置，所述的TMR传感器3的磁化方向都垂直于待测元件5，并且所述两个永磁体I的磁化方向相反，所述的条形导磁体2设置在所述的两个永磁体I之间。
[0029]本实用新型中，待测元件5、两侧永磁体I以及条形导磁体2之间产生有一闭合磁力线回路。
[0030]所述的TMR传感器3检测所述待测元件5所产生的漏磁通，并产生相应的输出信号；所述的外壳6覆盖所述的TMR传感器3，屏蔽外界的干扰磁场。
[0031]所述的无损检测装置还包括信号采集装置、位置检测装置、分析装置、显示设备以及存储单元，所述信号采集装置与所述TMR传感器连接，所述分析装置分别与所述信号采集装置以及所述位置检测装置连接，所述显示设备和所述存储单元分别与所述分析装置相连；
[0032]所述位置检测装置用于检测所述TMR传感器当前检测的所述待测元件位置，所述分析装置用于根据所述待测元件位置以及所述漏磁通对应的输出信号得到缺陷位置，所述显示设备用于显示所述待测元件位置和所述漏磁通的曲线，所述存储单元用于存储所述待测元件位置和所述漏磁通数据。上述信号采集装置可包括依次连接的信号采集卡、低通滤波器以及功率放大器，通过信号采集卡采集到信号后，通过低通滤波器以及功率放大器对信号进行低通滤波以及放大后发送到分析装置。
[0033]具体的工作原理如下:通过TMR传感器在待测元件的表面检测磁感应强度，通过信号采集装置将TMR磁场传感器检测到的磁感应强度值转换成数字信号，并将所处理的信号发送到分析装置中，同时位置检测装置检测TMR磁场传感器检测的待测元件的当前位置并发送到分析装置中，分析装置根据待测元件的当前位置和检测到的磁感应强度值得到缺陷4位置。另外显示设备会显示待测元件的位置和检测到的对应的磁感应强度值，并将磁感应强度值以曲线形式直观展现。存储单元可以存储上述位置以及磁感应强度值数据供后续查询检索。如果待测元件中没有缺陷，在显示设备会显示出一条磁场的平滑曲线，磁场没有任何的波动异常，如果待测元件有缺陷，则显示设备会显示出一个凹、凸的突变，这样，可以通过观察检测待测元件曲线的变化，判断出待测元件是否有缺陷，并能够对待测元件的缺陷位置进行准确的定位。
[0034]附图1中TMR传感器为单个TMR三轴传感器。
[0035]如附图2和3所示，所述的TMR传感器组为两个TMR三轴传感器，所述的两个TMR三轴传感器设置在平行或垂直于所述的待测元件方向上。利用两个TMR传感器进行差分计算，测量漏磁场的水平梯度值和垂直梯度值，这样做的好处就是进一步提高了测量磁场的抗干扰性。
[0036]如附图4所示，所述的TMR传感器组为多个TMR三轴传感器，所述的多个TMR三轴传感器设置在平行或者垂直于所述的待测元件方向上;或者所述的TMR传感器组为多个TMR三轴传感器，所述的多个TMR三轴传感器排列成二维阵列结构；或者所述的TMR传感器组为多个TMR三轴传感器，所述的多个TMR三轴传感器排列成三维阵列结构。这样，采集将上述阵列中的传感器的信号，通过控制器的处理分析以及显示设备的显示，可以进行如下分析:仅仅只观察矢量值，也可以只进行任意两个或多个传感器的差分计算，得到相应的水平梯度值或垂直梯度值，或者计算任意两个或多个传感器的平均值。将上述数据进行图像图形化处理，可以直观得到多个缺陷的二维或者三维的显示图像。
[0037]本新型中的TMR三轴传感器可以是X/Y/Z轴TMR三轴单芯片传感器，也可以是集成在单个封装体内的TMR三轴传感器，具体的，尺寸小于3*3*lmm。由于TMR三轴传感器的尺寸小，因而可以实现微型化和阵列化，从而提高检测的精度和准确度。
[0038]所述的条形导磁体材料为坡莫合金。
[0039]所述的待测元件包括管壁、钢丝绳。
[0040]所述的管壁或所述的钢丝绳含有铁磁材料。
[0041]以上实施例仅说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置，其特征在于:包括至少一个TMR传感器，以及永磁组合体和外壳，所述的永磁组合体包括两个永磁体和一个条形导磁体，其中所述的两个永磁体在所述的TMR传感器两侧对称放置，所述的TMR传感器的磁化方向都垂直于待测元件，并且所述两个永磁体的磁化方向相反，所述的条形导磁体设置在所述的两个永磁体之间； 所述的TMR传感器检测所述待测元件所产生的漏磁通，并产生相应的输出信号;所述的外壳覆盖所述的TMR传感器，屏蔽外界的干扰磁场。2.根据权利要求1所述的无损检测装置，其特征在于:所述的无损检测装置还包括信号采集装置、位置检测装置、分析装置、显示设备以及存储单元，所述信号采集装置与所述TMR传感器连接，所述分析装置分别与所述信号采集装置以及所述位置检测装置连接，所述显示设备和所述存储单元分别与所述分析装置相连接； 所述位置检测装置用于检测所述TMR传感器当前检测的所述待测元件位置，所述分析装置用于根据所述待测元件位置以及所述漏磁通对应的输出信号得到缺陷位置，所述显示设备用于显示所述待测元件位置和所述漏磁通的曲线，所述存储单元用于存储所述待测元件位置和所述漏磁通数据。3.根据权利要求2所述的无损检测装置，其特征在于:所述的信号采集装置包括依次连接的信号采集卡、低通滤波器以及功率放大器。4.根据权利要求1所述的无损检测装置，其特征在于:所述的TMR传感器为TMR三轴传感器。5.根据权利要求4所述的无损检测装置，其特征在于:所述TMR三轴传感器的个数至少为两个，所有所述的TMR三轴传感器设置在平行或垂直于所述的待测元件方向上。6.根据权利要求4所述的无损检测装置，其特征在于:所述TMR三轴传感器的个数至少为三个，所有所述的TMR三轴传感器排列成二维阵列结构。7.根据权利要求4所述的无损检测装置，其特征在于:所述TMR三轴传感器的个数至少为三个，所有所述的TMR三轴传感器排列成三维阵列结构。8.根据权利要求1所述的无损检测装置，其特征在于:所述的条形导磁体材料为坡莫合金。9.根据权利要求1所述的无损检测装置，其特征在于:所述的待测元件为含有铁磁材料的管壁或钢丝绳。10.根据权利要求1所述的无损检测装置，其特征在于:所述的TMR传感器为TMR三轴单芯片传感器或集成在单个封装体内的TMR三轴传感器。
【文档编号】G01N27/83GK205538822SQ201620054508
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】雷啸锋, 薛松生
【申请人】江苏多维科技有限公司