專利名稱：2d渦流線圈及其制造方法和渦流檢驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無損測試和檢驗系統(tǒng)(NDT/NDI)，尤其涉及使用可以裝配在印刷電路板(PCB)上的2D線圈結(jié)構(gòu)來仿真3D線圈所產(chǎn)生的渦流(eddy current, EC)場的方法。
背景技術(shù)：
EC檢驗通常用于NDT/NDI應(yīng)用，以檢測由諸如鋼材和管材等的導電材料制成的制造組件表面的裂紋。EC通常用于檢驗汽車行業(yè)、航空工業(yè)和能源工業(yè)用的組件。這些年來， 已經(jīng)設(shè)計出具有不同的結(jié)構(gòu)和圖案以適用于不同的應(yīng)用的EC傳感器。迄今為止，已經(jīng)提供了各種EC系統(tǒng)以檢測被測零件的裂縫和/或其它裂紋。通常， 這些系統(tǒng)包括諸如與AC源連接以產(chǎn)生零件中的EC的線圈等的場產(chǎn)生部件以及用于感測EC 所產(chǎn)生的場的感測部件。該感測部件可以是單獨的線圈、霍爾(Hall)探測器或任意其它的場響應(yīng)裝置，或者也可以使用該場產(chǎn)生部件的線圈以通過測量EC感應(yīng)場的有效阻抗來感測該EC感應(yīng)場。在這些現(xiàn)有系統(tǒng)中，由于被測零件的電導率(conductivity)和磁導率 (permeability)的變化，并且還由于測試線圈或探測器和該零件表面之間的間距的變化以及表面狀況的變化，因而碰到了困難。已經(jīng)可以利用諸如使用阻抗網(wǎng)絡(luò)以及調(diào)整工作頻率等的特定配置來降低間距變化的影響。然而，這些配置未能克服對于電導率和磁導率變化的靈敏度的問題。為了降低電導率和磁導率變化的影響，已經(jīng)使用了差動連接的線圈。然而，這些配置對于差動連接的線圈所共有的缺陷并不敏感。這些年來，背景技術(shù)的總體目標包括以下克服EC測試系統(tǒng)的上述缺點，并且提供對缺陷非常敏感而對被測零件的其它物理特性的變化和測試探測器相對于該零件的物理關(guān)系的變化不敏感的系統(tǒng)。專利號為3，495，166的美國專利通過引用而被包含作為以下所述的背景技術(shù)的例子。根據(jù)背景技術(shù)的重要特征，提供了包括場感測部件的EC系統(tǒng)，其中該場感測部件利用檢測部件來感測在兩個區(qū)域中由EC所產(chǎn)生的場，其中，這兩個區(qū)域相對于零件表面具有大致相同的空間關(guān)系且這兩個區(qū)域之間的角度大，以及該檢測部件用于檢測在這兩個區(qū)域中產(chǎn)生的場之間的差異。應(yīng)當注意，場感測部件的感測區(qū)域與場產(chǎn)生部件發(fā)出的磁場區(qū)域正交。因此，在不存在將干擾場產(chǎn)生部件所施加的EC流的方向的缺陷的情況下，由于該 EC流而引起的磁場將也與場感測部件正交，由此感測不到該磁場。禾Ij用該配置，獲得了針對相對于感測區(qū)域具有不同方位的裂紋的高度靈敏度，而對于a)電導率、b)磁導率、c)不規(guī)則的表面拋光的變化以及d)零件間距的變化不敏感。該不敏感性源于以下事實屬性a、 b、c和d主要影響EC流的大小和由此產(chǎn)生的磁場，而不影響方向。發(fā)現(xiàn)了以下情況在測試零件時所關(guān)注的幾乎所有缺陷都具有在一個方向上比在另一方向上大的尺寸，并且在感測區(qū)域之間設(shè)置有大的角度，因此獲得了對重要缺陷類型的高度靈敏度。同時，這些感測區(qū)域可以彼此非?？拷?，由此對于間距或表面狀況的變化具有極低的靈敏度，同時對于電導率和磁導率變化也具有非常低的靈敏度。根據(jù)背景技術(shù)的另一重要特征，以使感測區(qū)域的中點相交的方式使這些感測區(qū)域交叉，以使得零件的所檢驗的面積最小，并且使得這些感測區(qū)域相對于所檢驗的零件總是具有相同的物理關(guān)系。根據(jù)背景技術(shù)的具體特征，為了獲得針對缺陷的最大靈敏度，感測區(qū)域之間的角度約為90度。根據(jù)背景技術(shù)的另一具體特征，為了獲得高分辨率并且便于檢測和定位零件內(nèi)的狹窄裂縫，感測區(qū)域相對狹長，并且感測區(qū)域的橫向尺寸等于其縱向尺寸的一小部分。根據(jù)背景技術(shù)的又一特征，使用位于相對于零件表面通常呈橫向配置的平面內(nèi)的一對線圈。在根據(jù)背景技術(shù)的特定配置中，一對線圈通過連接至AC源而被用作場產(chǎn)生部件的組成部分。相同線圈可以用作感測部件的組成部分，或者，在另一線圈或另一對線圈用于場產(chǎn)生部件的情況下僅用于感測部件。在一個配置中，場產(chǎn)生部件包括軸通常與感測部件所使用的一對線圈的平面的交點處的線平行的線圈。根據(jù)背景技術(shù)的重要特征，這些線圈具有匹配的感抗和阻抗，以獲得精確的均衡性并且使針對電導率和磁導率變化的靈敏度以及針對線圈和測試零件之間的間距的變化的靈敏度最小。在場產(chǎn)生部件和場感測部件均使用同一對線圈的一個配置中，設(shè)置具有兩個分支的橋式電路，其中，這兩個分支各自具有兩個支路并且連接至AC電壓源。這對線圈構(gòu)成橋式電路的兩個支路，而阻抗部件構(gòu)成橋式電路的另外兩個支路，并且檢測部件設(shè)置為連接在這些分支的其中一個分支的支路的接點與這些分支中的另一個分支的支路的接點之間。 此外，該配置便于獲得精確的均衡性并且使針對電導率和磁導率變化以及間距變化的靈敏度最小。僅利用一對線圈，可能遺漏恰好位于沿著與這些線圈之間的角相交的角的缺陷。 盡管該缺陷通常不太嚴重，但可以通過在彼此通常呈橫向配置且相對于第一對線圈的平面具有角度的平面中設(shè)置第二對線圈來消除該缺陷。以上所述的3D正交傳感器拓撲提供了許多好處；然而，已知有少許缺陷從而對其使用帶來了限制。一個缺陷是在將線圈卷繞到立方形芯或十字形芯上的情況下，傳感器必然體積大，由此限制了該傳感器在檢驗期間可以進入的空間。另一缺點是該傳感器的制造很大程度上依賴于使線圈手動卷繞到立方形芯或十字形芯上。該制造的勞動強度大并且成本高。隨著過去十年來印刷電路板(PCB)技術(shù)的進步，現(xiàn)在可以在薄型且有時柔性的支撐體上制造具有特定線圈結(jié)構(gòu)的一些EC傳感器。利用PCB技術(shù)制造EC陣列探測器的明顯好處包括降低制造成本、提高傳感器柔性并且提高再現(xiàn)率。美國專利5，389，876描述了這種探測器的例子。當前可用的由印刷電路板制成的EC傳感器或探測器的缺點在于這些EC傳感器或探測器被限制為簡單地映射出卷繞在與檢驗平面近似平行的平面上的現(xiàn)有技術(shù)線圈的二維QD)形狀。這是因為印刷電路板實質(zhì)為2D結(jié)構(gòu)。然而，PCB制造諸如具有3D結(jié)構(gòu)的正交傳感器所使用的線圈結(jié)構(gòu)等的一些線圈結(jié)構(gòu)仍存在挑戰(zhàn)。
與印刷電路板技術(shù)相結(jié)合地使用諸如各向異性磁阻(anisotropic magnetoresistance, AMR)禾口巨磁阻(giant magnetoresistance, GMR)等的固態(tài)磁場傳感器，這使得可以獲得具有與傳統(tǒng)正交傳感器相同的EC響應(yīng)的探測器。專利公開號為 2005-0007108的美國專利示出了該探測器的例子。在該公開文本中，扁平繞組線圈在被測組件中產(chǎn)生EC，而GMR場傳感器陣列捕獲在缺陷干擾EC時所產(chǎn)生的正交磁場。盡管該技術(shù)對一些應(yīng)用有幫助，但由于AMR傳感器和GMR傳感器是PCB上的離散組件，因此不能提供完全柔軟的探測器。還存在AMR傳感器和GMR傳感器所固有的許多限制，諸如呈現(xiàn)了工業(yè)環(huán)境中不期望顧慮的飽和風險和偏磁置需要等。因此，期望提供使用適合于利用當前的印刷電路板技術(shù)進行制造的2D繞組結(jié)構(gòu)來仿真3D EC傳感器結(jié)構(gòu)的EC效應(yīng)的方法。還期望提供利用印刷電路板技術(shù)構(gòu)造包括以針對背景技術(shù)的3D正交傳感器所述的方式工作的傳感器的EC陣列探測器的方式。

發(fā)明內(nèi)容
如這里使用的，術(shù)語“3D EC傳感器”是以下的EC傳感器，該EC傳感器包括為了分別在測試對象表面感應(yīng)EC流和/或感測該EC流的響應(yīng)場而采用的磁場產(chǎn)生部件和場感測部件。3D EC傳感器的磁場產(chǎn)生部件和場感測部件是相對于測試對象表面呈正交配置或突出的線圈。利用3D EC傳感器的場產(chǎn)生部件在二維測試對象表面上產(chǎn)生的EC流圖案包括各自的EC流的方向相反的相鄰區(qū)域。此外，術(shù)語“2D EC傳感器”應(yīng)當被構(gòu)造為表示屬性與以上針對3D EC傳感器所述的屬性相同的磁場產(chǎn)生部件和/或場感測部件，只是該場產(chǎn)生部件和場感測部件被配置為共面或者被配置在極其接近的平行平面中，以使得可以利用傳統(tǒng)的印刷電路板(PCB)技術(shù)來實現(xiàn)3D EC傳感器。本發(fā)明的目的是提供使用適合于利用與印刷電路板有關(guān)的技術(shù)進行制造的2D線圈或繞組結(jié)構(gòu)來仿真3D EC傳感器結(jié)構(gòu)的EC響應(yīng)的方法。該3D EC傳感器結(jié)構(gòu)至少包括與被檢表面不平行的EC線圈的一部分。本發(fā)明的另一目的是提供一種2D EC傳感器，該2D EC傳感器仿真與其3D正交對應(yīng)物用于檢驗對象表面時所獲得的幾乎等同的缺陷圖案。這里公開的方法使得可以使用2D卷繞式EC傳感器來獲得阻抗平面中的、與從這些傳感器的傳統(tǒng)3D對應(yīng)物所獲得的缺陷特征即使不相同但也非常相似的缺陷特征。這里公開的2D傳感器的明顯好處包括使用2D卷繞式EC傳感器來代替其3D對應(yīng)物，這極大降低了與制造有關(guān)的成本。這里公開的2D卷繞式EC傳感器固有提供的其它優(yōu)點包括能夠使用PCB技術(shù)進行制造；與針對其3D對應(yīng)物的手動工藝相比較，能夠利用全自動工藝進行制造；并且具有非常薄、可根據(jù)需要在機械上為柔性且容易用來進入緊密空間進行檢驗的傳感器。這里公開的2D EC傳感器的另一優(yōu)點在于該2D EC傳感器允許添加多層這種傳感器以提供更高分辨率的掃描的結(jié)構(gòu)。所公開的2D傳感器的又一優(yōu)點在于這里公開的傳感器和測試表面之間獲得了優(yōu)良的耦合，從而使信號強度增大。


圖Ia(現(xiàn)有技術(shù))示出傳統(tǒng)立方形正交3D線圈以及該3D線圈在測試表面上所生成的EC流的表現(xiàn)。圖Ib是示出根據(jù)本發(fā)明的卷繞在與測試表面平行的平面上的2D線圈的使用方法的基本實施例的透視圖，其中，模擬了圖Ia所示的3D對應(yīng)物的所生成的EC流。圖2a(現(xiàn)有技術(shù))示出采用驅(qū)動器捕獲(driver-pickup)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)立方形正交 3D傳感器以及該傳感器在測試表面上所生成的EC的表現(xiàn)。圖2b是這里所公開的采用驅(qū)動器捕獲結(jié)構(gòu)的卷繞在與測試表面平行的平面上的 2D線圈的透視圖，其中，模擬了圖加所示的3D對應(yīng)物的EC效應(yīng)。圖3示出使用這里所公開的2D線圈并且再現(xiàn)正交3D驅(qū)動器捕獲傳感器的EC響應(yīng)的簡化繞組實施例。圖4示出基于圖3所示的卷繞方法使用多層2D線圈的3通道EC陣列探測器實施例。
具體實施例方式圖Ia示出傳統(tǒng)3D EC驅(qū)動線圈1在導電測試表面2上感應(yīng)出的EC流3?？梢钥闯觯?qū)動線圈1卷繞在3D立方形芯上，并且卷繞路徑包括垂直于表面2的兩個平面。通常， 如果EC驅(qū)動線圈卷繞在平行于測試表面的卷繞平面上，則測試表面上感應(yīng)出的EC流平行于驅(qū)動線圈。對于3D EC驅(qū)動的情況，驅(qū)動線圈1卷繞在包含相對于測試表面直立(而非平行)的平面的3D結(jié)構(gòu)上，而EC流3被限制在測試表面2內(nèi)。因此，EC流3可以不總是平行于驅(qū)動線圈1。代替地，EC流3由表面2和通過驅(qū)動線圈1在表面2所生成的磁流之間的相互作用所驅(qū)動，并且如圖Ia所示，在表面2上形成一對渦旋?，F(xiàn)在參考圖lb，示出本發(fā)明的包括卷繞在平行于測試表面2的平面上的一對渦旋形2D線圈的基本實施例，其中，所生成的EC流4與圖Ia所示的3D對應(yīng)物的EC流3 —致。 在本實施例中，使用構(gòu)建在平行于表面2的平面上的扁平2D狀線圈5來產(chǎn)生EC流4。顯而易見，EC流4與圖Ia的EC流3極其相似。線圈5被構(gòu)造成以相反方向卷繞的一對繞組 5A和5B，其中，繞組5A和5B的外觀與圖Ia所示的一對渦旋EC流3相似。繼續(xù)圖lb，首先，使用商業(yè)上可用的仿真工具來計算傳統(tǒng)線圈1所生成的EC流。 然后，在獲知所感應(yīng)出的EC流4將與線圈繞組5大致平行并且將跟隨線圈繞組5的情況下， 繪制線圈5的扁平2D繞組圖案。注意，線圈5包括2個形狀相同但以相反方向卷繞的半繞組5A和5B?？蛇x地，半繞組5A和5B可以以相同方向卷繞，并且在電流具有180度的相位差的情況下獨立進行驅(qū)動，以實現(xiàn)相同的效果?？梢栽谥T如后面參考圖3和4所述的多個半繞組對上采用該獨立驅(qū)動方法?？梢钥闯觯貏e是如區(qū)域32所示，可以通過增大繞組線圈5的卷繞密度來實現(xiàn)更高的EC密度。利用相同的原理，可以對EC流4的形狀進行調(diào)整，以在表面2上再現(xiàn)利用傳統(tǒng)線圈1所生成的EC流3。這時需要重點注意的是本發(fā)明的目的是使用2D線圈來仿真利用3D線圈配置在表面2上所生成的EC流分布。然而，這并不意味著使用2D線圈來再生成相同的EC密度大小。換言之，EC流4是EC流3的縮放版。3D線圈1所生成的磁場中僅有一部分與表面2相交；與之相對比，由于2D線圈5離表面2更近，因而2D線圈5所生成的EC流中與表面2 相交的部分大得多。由于這提高了信號強度由此潛在提供了更好的信噪比，因此這是本發(fā)明的2D探測器的期望特征。仍參考圖lb，可以看出，可以在柔性或剛性的印刷電路板(PCB)上利用廣泛使用的PCB技術(shù)蝕刻出線圈5。線圈端子6和7提供了經(jīng)由單獨的PCB層或通過使用焊接線來將線圈連接至EC系統(tǒng)獲取單元(未示出)的方式。本發(fā)明的另一重要方面在于利用上述相同原理，還可以使用例如仿真諸如線圈 1的驅(qū)動線圈的線圈5所使用的2D繞組結(jié)構(gòu)來仿真接收線圈。換言之，還可以使用諸如線圈5所使用的2D繞組圖案來仿真繞組設(shè)置在諸如線圈1的3D芯上的3D接收線圈的讀數(shù)。可以通過首先確定由于作為要仿真的對象的3D驅(qū)動線圈在無缺陷表面2上生成的入射磁場而引起的EC流3的圖案和方向，來確定本發(fā)明的2D扁平卷繞圖案的幾何特性。 在獲知該圖案和方向之后，圖Ib所示的線圈5是通過使該線圈的繞組與EC流3的形狀和方向一致而實現(xiàn)的。眾所周知，可以使用如圖Ia所示的3D線圈結(jié)構(gòu)作為用作驅(qū)動器和接收器這兩者的“完全構(gòu)型”。因此，根據(jù)這里公開的本發(fā)明，可以想到可以使用圖Ib所示的繞組線圈 5作為完全構(gòu)型中的驅(qū)動器和接收器這兩者，以對表面2進行檢驗，并且獲得仿真同樣在該完全構(gòu)型中所使用的線圈1的響應(yīng)的EC讀數(shù)?，F(xiàn)在參考圖加，看到一類已知的正交傳感器30包括可分離的用于檢驗表面2的驅(qū)動線圈1和接收線圈四?？梢钥闯?，接收線圈四與驅(qū)動線圈1正交。接收線圈四的一部分與測試表面2的感應(yīng)出EC流3的平面垂直。使用這里所公開的方法并且獲知驅(qū)動線圈1 和接收線圈四的形狀和繞數(shù)幾乎相同但彼此垂直的情況下，可以通過采用形成為圖Ib的線圈5的形狀的兩個垂直線圈來提供等效的2D扁平繞組結(jié)構(gòu)。如圖2b所示，2D正交傳感器31具體體現(xiàn)為作為驅(qū)動器的2D線圈5和作為正交接收器的2D線圈8。多層PCB技術(shù)通過將驅(qū)動繞組和接收繞組形成在分離的層上并且通過利用多層組件以連接到繞組引線6、7、9和10，使得可以在單個柔性或剛性PCB組件上制造諸如31的傳感器。這樣，可以使用圖2b所示的實施例即2D正交驅(qū)動器-接收器對來代替圖 2a所示的傳統(tǒng)3D正交驅(qū)動器-接收器EC傳感器。值得注意的是，在探測器中央的小區(qū)域11內(nèi)，諸如30和/或31的正交線圈結(jié)構(gòu)特別靈敏。優(yōu)選地，將該區(qū)域的實際寬度定義為不大于傳統(tǒng)線圈30的對角線的一半。對于絕大多數(shù)EC響應(yīng)是由于一小部分EC流所產(chǎn)生的這樣一種結(jié)構(gòu)，在整個表面2內(nèi)使EC圖案精確匹配并不是很重要。因此，在這種考慮下，可以將2D正交線圈繞組變形為如圖3所示的簡化繞組圖案。如圖3所示，線圈33采用可選的2D正交線圈繞組。注意，代替圖2b的傳感器31 所使用的耳形線圈，使用正方形線圈33，以簡化設(shè)計和制造工藝?？梢允褂贸叫我酝獾膸缀涡螤?。由于僅為傳感器31的繞組圖案的粗略近似，傳感器33在測試表面上產(chǎn)生與傳感器31所產(chǎn)生的EC響應(yīng)基本上相近的EC響應(yīng)。這主要是由于傳感器31和33中的靈敏區(qū)域11大致等同所引起的。繼續(xù)圖3，應(yīng)當注意，傳感器33包括4個單個線圈。為了獲得與(圖加中的)3D 正交傳感器30等同的響應(yīng)，引線13、16、20和22必須接地。引線19和17連接至同一驅(qū)動器信號(相同的振幅和相位)。引線21和23連接至差動輸入以提供單個接收器信號。當考慮以下所公開的扁平正交傳感器的陣列版本時，用于連接這些卷組的替代方法的好處將變得明顯?，F(xiàn)在參考圖4。在圖4中，陣列探測器34包括以下的線圈結(jié)構(gòu)該線圈結(jié)構(gòu)用于使用以上結(jié)合圖2b和3所述的多個2D線圈來構(gòu)建緊湊型EC陣列探測器，以再現(xiàn)3D EC陣列探測器所生成的EC響應(yīng)。更具體地，探測器34包括四個2D驅(qū)動線圈(12、13、25和沈) 以及四個2D接收線圈(14、15、27和洲)。多路復(fù)用單元M可以順次激活各驅(qū)動繞組和相應(yīng)的接收繞組對(14-15 ;27-15;27-觀)。從圖4可以看出，第一檢驗通道是通過激活驅(qū)動線圈12和13以及接收線圈14-15所生成的，并且提供靈敏點35。第二檢驗通道是通過激活驅(qū)動線圈13和25以及接收線圈27-15所生成的，并且提供靈敏點36。第三檢驗通道是通過激活驅(qū)動線圈25和沈以及接收線圈27- 所生成的，并且提供靈敏點37。以上圖4所示的典型2D EC陣列探測器34是三通道陣列探測器。應(yīng)當注意，根據(jù)應(yīng)用，可以使用任意數(shù)量的通道來構(gòu)建這種陣列探測器。由于多路復(fù)用單元M和能夠支撐諸如34的陣列探測器的獲取單元(未示出)是商業(yè)上可購買到的，因此這里沒有闡述這兩者的詳細內(nèi)容。還必須理解，這里所公開的兩層 PCB結(jié)構(gòu)僅是示例。還可以使用更多的PCB設(shè)計層。例如，各線圈可以利用若干的PCB層， 以增大探測器感抗，從而允許利用較低的測試頻率。另一例子是將若干個諸如34的交錯探測器堆疊在多層結(jié)構(gòu)上，以提供對檢驗表面的更好的覆蓋率(更高的分辨率)。又一例子是使用不同的PCB層通過適合的線圈圖案來檢測不同方位的缺陷。此外，應(yīng)當注意，由于已知傳統(tǒng)3D正交傳感器可以以發(fā)送-接收方式相連接或以差動結(jié)構(gòu)相連接，因此可以想到這里所公開的2D正交對應(yīng)物同樣可以以差動結(jié)構(gòu)相連接以提供偏移了 45度的靈敏度軸，并且還可以制成相應(yīng)的陣列探測器結(jié)構(gòu)。由于這里公開了例如圖Ib和2b的5的等效繞組或者例如圖3的12和18的繞組集可以通過如本發(fā)明所述地在檢驗表面上獲得等效EC圖案來仿真給定的3D傳感器中所包括的任意線圈，因此可以利用2D對應(yīng)物來復(fù)制針對3D傳感器所設(shè)計的廣泛的線圈結(jié)構(gòu)，這均落入在本發(fā)明的范圍內(nèi)。關(guān)鍵是這里所公開的2D扁平傳感器具有以下能力在所檢驗的表面上提供等效EC響應(yīng)，由此在阻抗平面上仿真如由3D對應(yīng)物所提供的缺陷特征。還應(yīng)重點注意的是，圖Ib的線圈5A和5B的圖案大致相同。然而，如果要仿真的驅(qū)動線圈/接收線圈具有不規(guī)則圖案或者非對稱地位于測試表面上，則由3D線圈所產(chǎn)生的 EC流將具有非對稱的不規(guī)則圖案。本發(fā)明的范圍包括由3D線圈所生成的EC流還用于確定 2D線圈的圖案。盡管已經(jīng)針對本發(fā)明的特定典型實施例說明了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，許多其它的變形例和修改例以及其它用途將顯而易見。因此，優(yōu)選地，本發(fā)明并不受限于該特定公開。
權(quán)利要求
1.一種制造2D渦流線圈的方法，所述2D渦流線圈仿真能夠?qū)y試表面進行渦流檢驗的3D渦流線圈，所述方法包括以下步驟a.確定所述測試表面上與所述3D渦流線圈有關(guān)的第一渦流流的特性，其中，所述第一渦流流的特性包括具有定義以相反方向卷繞的至少兩個渦旋的連續(xù)流的流圖案；以及b.構(gòu)建所述2D渦流線圈，以使得當所述2D渦流線圈以與所述測試表面相對且平行于所述測試表面的方式配置時，所述2D渦流線圈產(chǎn)生特性與所述第一渦流流的特性相似的第二渦流流，并且所述2D渦流線圈被配置成能夠選擇性地用作以下之一渦流驅(qū)動器，渦流驅(qū)動器和接收器，以及渦流接收器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造2D渦流線圈的方法，其特征在于，還包括使用印刷電路板制造技術(shù)來制作所述2D渦流線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造2D渦流線圈的方法，其特征在于，所述2D渦流線圈的形狀和圖案與所述第一渦流流的形狀和圖案大致一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造2D渦流線圈的方法，其特征在于，所述2D渦流線圈的形狀和圖案與所述第一渦流流的形狀和圖案相似一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造2D渦流線圈的方法，其特征在于，使用一個導電性的延續(xù)電路元件，使所述2D渦流線圈卷繞為大致相同但以相反方向卷繞的成對的繞組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造2D渦流線圈的方法，其特征在于，使用一個導電性的延續(xù)電路元件，使所述2D渦流線圈卷繞為形狀不同且沿著相反方向卷繞的成對的繞組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造2D渦流線圈的方法，其特征在于，所述2D渦流線圈至少包括分離的第一線圈部和第二線圈部，其中，所述第一線圈部和所述第二線圈部的卷繞方向相同，所述第一線圈部和所述第二線圈部是以存在180度相位差的方式單獨驅(qū)動的，并且所述第一線圈部和所述第二線圈部配置在與所述測試表面平行的同一平面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造2D渦流線圈的方法，其特征在于，所述3D渦流線圈是完全式驅(qū)動器和接收器型，并且所述2D渦流線圈是完全式驅(qū)動器和接收器型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造2D渦流線圈的方法，其特征在于，所述3D渦流線圈還包括驅(qū)動繞組和接收繞組，其中，所述接收繞組以垂直于所述驅(qū)動繞組的方式卷繞，以及所述2D渦流線圈還包括2D驅(qū)動繞組和2D接收繞組，其中，所述2D接收繞組以與所述 2D驅(qū)動繞組正交的方式配置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造2D渦流線圈的方法，其特征在于，在數(shù)量上增加所述2D 渦流線圈，并且相同的多個2D渦流線圈以交錯方式串聯(lián)配置和/或配置在多個層中。
11.一種2D渦流線圈，用于仿真能夠利用第一渦流流對測試表面進行渦流檢驗的3D渦流線圈，其中，所述2D渦流線圈在以與所述測試表面相對且平行于所述測試表面的方式配置時，生成特性與所述3D渦流線圈所生成的第一渦流流的特性相似的第二渦流流，其中， 所述第一渦流流的特性包括具有定義以相反方向卷繞的至少兩個渦旋的連續(xù)流的流圖案， 并且所述2D渦流線圈能夠選擇性地用作以下之一渦流驅(qū)動器；渦流驅(qū)動器和接收器；以及渦流接收器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D渦流線圈，其特征在于，所述2D渦流線圈是使用印刷電路板制造技術(shù)所制作的類型。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D渦流線圈，其特征在于，所述2D渦流線圈的形狀和圖案與所述第一渦流流的形狀和圖案大致一致。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D渦流線圈，其特征在于，所述2D渦流線圈的形狀和圖案與所述第一渦流流的形狀和圖案相似一致。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D渦流線圈，其特征在于，所述2D渦流線圈通過一個導電性的延續(xù)電路元件而被卷繞為相同但以相反方向卷繞的成對的繞組。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D渦流線圈，其特征在于，所述2D渦流線圈至少包括分離的第一線圈部和第二線圈部，其中，所述第一線圈部和所述第二線圈部的卷繞方向相同，所述第一線圈部和所述第二線圈部是以存在180度相位差的方式單獨驅(qū)動的，并且所述第一線圈部和所述第二線圈部配置在與所述測試表面平行的同一平面上。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D渦流線圈，其特征在于，所述2D渦流線圈通過一個導電性的延續(xù)電路元件而被卷繞為形狀不同的成對的繞組。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D渦流線圈，其特征在于，所述3D渦流線圈是完全式驅(qū)動器和接收器型，并且所述2D渦流線圈是完全式驅(qū)動器和接收器型。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D渦流線圈，其特征在于，所述3D渦流線圈還包括驅(qū)動繞組和接收繞組，其中，所述接收繞組以垂直于所述驅(qū)動繞組的方式卷繞，以及所述2D渦流線圈還包括2D驅(qū)動繞組和2D接收繞組，其中，所述2D接收繞組以與所述 2D驅(qū)動繞組正交的方式配置。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D渦流線圈，其特征在于，在數(shù)量上增加所述2D渦流線圈，并且相同的多個2D渦流線圈以交錯方式串聯(lián)配置和/或配置在多個層中。
21.一種對測試對象的測試表面進行渦流檢驗的方法，所述方法包括以下步驟提供2D渦流傳感器，其包括2D線圈，所述2D線圈在以與所述測試表面相對且平行于所述測試表面的方式配置時，生成具有流圖案的渦流流，其中，所述流圖案具有定義以相反方向卷繞的至少兩個渦旋的連續(xù)流，并且所述2D線圈能夠選擇性地用作以下之一渦流驅(qū)動器，渦流驅(qū)動器和接收器，以及渦流接收器；將所述2D渦流傳感器定位成與所述測試對象的測試表面相對；操作所述2D渦流傳感器以在所述測試表面感應(yīng)出EC流，并且感測所述EC流；以及通過分析感測到的EC流來判斷所述測試對象是否包含任何缺陷以及所述缺陷的特性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種2D渦流線圈及其制造方法和渦流檢驗方法。傳統(tǒng)上，3D正交傳感器卷繞到3D芯上，其中，表面的至少一部分與檢驗表面不平行。使用這里公開的2D結(jié)構(gòu)，使得可以利用印刷電路板技術(shù)來制造這些EC傳感器。這里公開的方法和相關(guān)的2D EC傳感器特別適用于再現(xiàn)傳統(tǒng)的正交探測器陣列的EC效應(yīng)。
文檔編號H01F41/04GK102375026SQ20111019360
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者B·勒帕格 申請人:奧林巴斯Ndt公司