一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置

本发明属于漏磁检测和磁阻传感领域，具体涉及一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁检测扫描装置。

背景技术：

1、钕铁硼磁铁也称为钕磁铁，是由钕、铁、硼(nd2fe14b)形成的四方晶系晶体。钕铁硼磁铁的表磁在2000-4000高斯，可以产生较强的静磁场，对于较厚的铁磁材料来说，拥有良好的检测范围。

2、目前的漏磁检测装置由于采用电磁铁激磁往往质量较大，而且对于大规模地扫描检测来说操作较为笨重、不易携带和操作，本发明设计的手持式轻便型漏磁扫描装置，能够极大程度贴合待测材料，实现大规模地扫描，且灵敏度高，采用贴片巨磁阻阵列分布于被测工件表面，通过电子电路扫描缺陷区域，不必来回移动检测装置，极大程度地提高了检测效率和可操作性。

技术实现思路

1、针对现有铁磁材料缺陷检测方法中存在的易受外界频率干扰影响和操作不便等不足，本发明的目的在于通过激发空间静磁场，磁感线在缺陷处产生漏磁，使高灵敏度的巨磁阻发生巨磁阻效应，进而引起该段电路中的电流急剧变化，通过数据处理和电路分析比较缺陷区域和相邻非缺陷区域磁场强度的差模信号强弱变化，检测出铁磁材料内部有无缺陷或异常，实现铁磁材料的漏磁扫描。

2、本发明通过以下技术方案实现：一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁检测描装置，由电子信号处理模块、钕铁硼磁铁、巨磁阻阵列、外壳、手柄、柔性电路薄膜、信号传输线组成；磁性相反的钕铁硼磁铁分别放置在检测装置的中心与外围，中心磁铁底部有一相同半径的圆形薄磁铁底座隔着柔性电路薄膜中间空心部分的边缘与中心的钕铁硼磁铁吸附在一起，实现中心磁铁和电路板的相互固定，外围由多个钕铁硼磁铁通过自身携带的纽扣相互固定围成圆形，中心与外围的磁铁间产生闭环静磁场，在空间产生磁力线分布并穿过待测钢板材料，材料中的裂缝会使磁力线溢出，溢出的磁力线以一定角度穿过分布在柔性电路薄膜上的巨磁阻，并产生磁信号，此时该缺陷区域上方的相邻巨磁阻产生巨大的差模信号，将电路变化的特征信息传输到电子信号处理模块进行分析，判断裂缝的深度、得出裂缝的位置信息，以实现一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置。

3、本发明所述的扫描检测结构由塑料外壳封装。

4、如图2所示为单个外围钕铁硼磁体结构图，外围钕铁硼磁体由自身携带的纽扣连接，且材料均为钕铁硼磁体，且纽扣由圆柱形按钮(2-1)、圆柱形铁磁外壳(2-2)、弹簧(2-3)组成。

5、本发明的工作原理是：利用两个磁性相反的磁铁在空间产生静磁场，使磁力线穿过铁磁材料，材料中的缺陷产生漏磁效应，巨磁阻检测到漏磁后发生巨磁阻效应，通过对电路的分析与处理可得到巨磁阻效应的相对变化量，具体公式如下：

6、δr/r＝ρδb/b

7、其中，δr/r是巨磁阻效应的相对变化量，δb是磁场强度的变化量，b是磁场强度，ρ是巨磁阻率。通过得出巨磁阻效应的相对变化量，进一步分析、比较相邻两个巨磁阻测得的数据即可得到漏磁的具体位置以及磁场信息，并在液晶显示屏上显示出来，实现漏磁扫描。

8、本发明的有益效果是：结合了漏磁检测和巨磁阻效应技术的优点，漏磁检测作为缺陷检测中较常用的方法，存在易受外界环境波动和干扰磁场的影响，并且由于体积大质量较重检测装置不易操作，造成检测准确度不高。巨磁阻作为磁阻率极高的各向异性磁阻，有优良的灵敏度，可以极大满足微弱磁场的探测需求，并且柔性电路薄膜减小了检测装置的重量，同时钕铁硼磁铁产生较强的静磁场提高了检测范围及检测精度，通过该种高效率低损耗轻重量的手持式漏磁扫描装置，实现了对待测试件缺陷高灵敏度、高稳定性、操作简单、易携带的测量，具有良好的实际应用前景和工业价值。

技术特征：

1.一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置，由电子信号处理模块(1)、钕铁硼磁铁(2)、巨磁阻阵列(3)、外壳(4)、手柄(5)、柔性电路薄膜、(6)、信号传输线(7)组成；磁性相反的钕铁硼磁铁(2)分别放置在检测装置的中心与外围，中心磁铁底部有一相同半径的圆形薄磁铁底座(2)隔着柔性电路薄膜(6)中间空心部分的边缘与中心的钕铁硼磁铁(2)吸附在一起，实现中心磁铁的固定，外围由多个钕铁硼磁铁(2)通过自身携带的纽扣相互固定围成圆形，中心与外围的磁铁间产生闭环静磁场，在空间产生磁力线分布并穿过待测钢板材料，材料中的裂缝会使磁力线溢出，溢出的磁力线以一定角度穿过分布在柔性电路薄膜(6)上的巨磁阻阵列(3)，产生磁信号，此时该缺陷区域上方的相邻巨磁阻产生巨大的差模信号，将电路变化的特征信息传输到电子信号处理模块(1)进行分析，判断裂缝的深度、得出裂缝的位置信息，以实现一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置，其特征在于：柔性电路薄膜线路是由非磁性材料(如覆铜线路)构成，对缺陷区域的漏磁检测无磁性干扰。

3.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置，其特征在于：巨磁阻阵列是以9.5cm为外径、3.2cm为内径的环状体均匀地通过贴片焊接在柔性电路薄膜上。

4.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置，其特征在于：中心的钕铁硼磁铁半径约为3cm，高为3cm，外围的钕铁硼磁铁高为3cm。

5.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置，其特征在于：手柄总长度为90cm,可通过调节手柄曲直程度进一步调节手柄形态。

6.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置，其特征在于：信号传输线长度为100cm，固定在手柄内部并与电子信号处理模块连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置，其特征在于：检测装置用塑料外壳固定与封装。

8.权利要求1所述的一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置，其特征在于：电子信号处理模块由电源、主控芯片、液晶显示屏组成。

技术总结
本发明公开了一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置。由电子信号处理模块、钕铁硼磁铁、巨磁阻阵列、信号传输线、外壳、手柄、柔性电路薄膜组成，磁性相反的铷铁硼磁铁分别固定在检测装置的中心与外围，在空间中形成闭环静磁场，当磁力线穿过钢板材料时，材料中的裂缝会使磁力线溢出并以一定角度穿过巨磁阻同时产生磁信号，此时该缺陷区域上方相邻巨磁阻产生巨大的差模信号，将信号传输到电子信号处理模块进行分析，以此判断裂缝的深度及位置。本发明提供了一种基于巨磁阻阵列传感器的手持式漏磁扫描装置，高灵敏度的巨磁阻与钕铁硼磁铁提供的较强静磁场极大提高了检测精度和范围，同时柔性电路薄膜可减小装置重量，具有良好的可操作性。

技术研发人员：李想,沈常宇,朱彬,朱周洪,周俊,王兆坤,田若彤,袁非易,李晟如,张瑞萌,杨娇
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14