CN100437107C - 用于部件探伤的方法和装置 - Google Patents

Abstract

探测导电部件(10)的预定区域(16)以确定缺陷(14)存在的方法。包括：将涡流元件(22)永久安装在部件(10)的预定区域(16)上并激励该元件(22)以便在邻近该部件(10)处产生交变磁场。利用元件(22)检测出在部件(10)附近所形成的二次磁场所产生的电信号，且检测到的电信号和参考信号相比较以确定该检测到的信号与参考信号是否不同。这种不同表明在部件(10)中有缺陷(14)。还公开了用于实施该方法的探伤装置(12)。

Description

用于部件探伤的方法和装置

技术内容

本发明一般地涉及涡流探伤，更具体地说涉及具有那些永久地附带着涡流元件的部件。

背景技术

涡流探伤通常用于在铝制飞机油箱这一类导电部件中检测缺陷。在进行这类探伤的过程中可通过电磁感应来使被探部件中感应出涡流。一般说来，具有一个或多个线圈的探头被用来产生交变磁场，后者在部件中感应出涡流。当在部件中存在缺陷时，涡流的流动就会改变。改变的涡流会在二次磁场中产生变化，这些变化可由探头检测到。探头根据变化的二次磁场产生一个电信号。电信号的幅值和相位一般和缺陷的大小成比例。

如上所述，过去用具有一个或多个线圈的探头来实现探伤。探头设在位于被探表面的邻近。当利用探头来检测诸如在飞机机翼内部构成油箱的隔板的这类部件的内表面时，需要将结构拆开以便将探头放到该表面的邻近。根据结构的复杂程度，这种拆开、探伤以及重新装配的过程需要若干小时、若干天、若干星期甚至更长。在这一期间，该结构是不能使用的。此外，需要实施这些任务的工时成本可能是相当高的。因此，需要这样一种方法和装置，使得可以在不需拆开结构的情况下对复杂结构的内表面实施涡流探伤。

发明内容

根据本发明的若干特征提供了一种方法，用来探测导电部件上的一个预先选定的区域以确定其中是否存在缺陷。该方法包括的步骤是：在部件的预先选定的区域上永久性地安设一个涡流元件，并且对该元件进行激励以便在部件的邻近产生交变磁场，从而在部件内感应涡流。由涡流在部件的邻近所形成的二次磁场产生一个电信号，该信号被该元件所检测，使检测到的信号与一个参考信号相比较以便确定该检测到的信号是否与参考信号不同。这种不同表明在部件中存在着缺陷。

在另一方面，本发明的在部件上安装检测装置的方法包括在部件上永久性地安设一个涡流元件并对该部件连接一个管道。在涡流元件上固定一个引线，引线穿过管道以便有选择地将涡流元件连接到远处的涡流探测设备上。

在又一方面，本发明包括用于一种用于在导电部件的预先选定的区域中检测缺陷的探测装置。该装置包括一个基片，其尺寸和形状能覆盖该器件的预先选定的区域。基片含有粘合剂以便将基片固定在该部件的预先选定的区域上。另外，该装置包含一个安设在基片上的主涡流元件，其尺寸和形状能覆盖预先选定区域的至少一部分以便检测该部件的缺陷。

本发明的还有一方面包括将一个具有选定用于探伤的区域的导电部件与用于在该部件的该选定区域上检测缺陷的装置的组合。该装置包括一个安设在该部件被选定用于探伤的区域之上的基片，以及一个主涡流元件，该元件安设在基片的至少一部分用于检测在该区域中的缺陷的选定区域之上。

本发明的其余特征有些是很明显的而有些将在下面被指出。

附图说明

图1是具有本发明的探伤装置的部件的局部透视图；

图2是本发明的探伤装置的正视立面图；

图3是表明探伤装置及对没有缺陷的部件涡流设备给出的响应的示意图；

图4是表明该装置及对具有小缺陷的部件的响应的示意图；

图5是表明该装置及对具有较大缺陷的部件的响应的示意图。

在整个附图的各视图中相应的参考字符表示相应的部分。

具体实施例方式

现在参考附图，特别是图1，一个导电的部件，例如用于构成飞机油箱的一个隔板的一部分总体上用参考数字10来表示。部件10在所有方面都是常规的，因此将不再作更详细的说明。

如在图1中进一步表明的，探伤装置(总体上用12来表示)安装在部件10上以便检测部件的预先选定区域16上的缺陷(例如裂纹14)。虽然在图1中只有部件10的一小部分被装置12所覆盖，但熟悉本技术的人们都明白，该装置可以安放在部件的每一关键部分或者那些特别易于失效的部分。此外，整个部件10(或者那些能够利用涡流探伤来探测的部分)都可以用装置12来覆盖而不背离本发明的范围。

如图2所示，装置12包括一个基片，其尺寸和形状能覆盖部件10的预先选定的区域16。虽然基片可以有其它尺寸和形状而不会偏离本发明的范围，优选实施例的基片是具有宽度约为12.5mm和长度约为112.5mm的长方形。此外，虽然基片可以由其它材料制成而不背离本发明的范围，优选实施例的基片20是一片Kapton带，其背面有胶以便将基片附着在部件10的预先选定的区域16上。Kapton是美国特拉华州威明顿市的E.I.du Pont de Nemours公司(杜邦公司)在美国联邦的注册商标。或者，也可以使用分开的胶带(未示出)来将基片20固定在部件10上。

主涡流元件总体用22来表示，它包括若干个涡流线圈24，安装在基片20上(图2)。虽然可以使用其它数量和形状的主线圈24而不偏离本发明的范围，但优选实施例的主元件22具有一个线圈的阵列，它由9行线圈形成，每行含有3个重叠的线圈。虽然可以使用别的线圈尺寸和形状而不致偏离本发明的范围，但优选实施例的每个线圈是长方形的，宽度约为0.75mm、长度约为42.5mm。这样，优选实施例的元件22的尺寸和形状是能够至少覆盖预先选定区域16的一部分以检测部件中的缺陷。另外，在优选实施例的每一行中的各线圈24是以约为7.5mm的距离相互重叠的。虽然线圈可以由其它材料和用别的加工方式制成而不偏离本发明的范围，但优选实施例的线圈是铜制的并是用常规的光刻加工在基片上刻蚀而成的。

如在图2中进一步说明的，一个包括了涡流线圈28的参考涡流元件26装设在基片20的主涡流线圈24的最下面一行的底下。熟悉本技术的人们将会理解，由于主涡流元件22和参考涡流元件26两者都被基片20使其与部件10所隔开，因此这两个元件都和部件以基本上相等且恒定的距离(即基片的厚度)相隔开。虽然可以使用其它数量和形状的参考线圈而不致偏离本发明的范围，优选实施例的参考元件26具有两个分开的线圈28位于部件10的参考区域30(图1)之上，这个区域是在选样供探伤用的区域之外的。最好是，参考元件26要这样定位，使它从对应于部件10的没有缺陷的部分中取得参考信号。作为替代，可以设想，可以对主线圈24进行扫描以找出产生标称的信号的线圈，该线圈就可以用作为参考线圈。这样，在某些情况下参考元件可以位于选定区域16之内而不是在它之外。

量测引线32连接到每个主线圈24和每个参考线圈28，如图2所示。这些引线32捆扎成束并穿过一个保护套管或导管34而引导到电接插件36，其位置可让技术人员便于接触以便有选择地将主元件22和参考元件26连接到常规的涡流设备(在图3中总体上用40来表示)。虽然套管34可以具有别的形状而不会偏离本发明的范围，在一个优选实施例中，套管是一个圆柱形的管子，其外径约为5mm。另外，虽然可以使用其它装置来把套管34固定在部件上而不会偏离本发明的范围，在一个实施例中套管是用合适的常规的胶粘剂固定在部件上的。可以在部件10的低应力区域形成孔和/或槽或其它开口来容纳套管34。另外，套管34的端头可以用合适的传统密封剂密封以防止污染物进入套管或部件10。再者，可以设想，在套管34的边上可以形成开口以提供对引线的接触。

熟悉本技术的人们将会理解，上面所说明的装置可以用来探测导电部件10的预先选定的区域16以确定是否存在缺陷(例如裂缝14)。首先，涡流元件22永久地安装在部件10的预先选定的区域16上。当测试预选的区域时，利用接插件36将常规的涡流设备40连接到元件22上。设备40对元件22进行激励以便在部件10的邻近产生交变磁场从而在部件中感应涡流。熟悉本技术的人们会了解，元件22检测到由在部件10的附近因涡流所形成的二次磁场所产生的电信号。检测到的电信号与参考信号作比较以确定该检测到的信号是否不同于参考信号。这样一种差别表明了在部件10中存在着缺陷14。

如在图3中所表明的，如果不存在缺陷，那么主线圈(例如线圈42、44)所收到的电信号就等于由参考线圈28所接收的参考信号。这样，当线圈42的阻抗与参考线圈28的阻抗在涡流设备40的相应显示器46上进行比较时，其差异是零。与此相同，当线圈44的阻抗与参考线圈28的阻抗在涡流设备40的相应显示器48上比较时，其差异是零。但是，当像裂纹14这样的缺陷如图4所示那样沿着长度方向延伸时，那么显示器46表明在线圈42和线圈28之间就会有阻抗的差异。由于缺陷的长度并没有延伸到线圈44的下面，相应的显示器48显示零读数。随着裂纹延伸得更长，如图5所示，则显示器46和48两者都表明在相应的线圈之间在阻抗上有差异。这样，任何缺陷的位置和长度可以用上面所说明的装置12和方法而检测出来。

当介绍本发明的或其优选实施例的各元件时，冠词“一个”、“该”或“所说的”是想要说明有一个或多个元件。词组“包括”、“含有”和“具有”是想要说明是包容性的，并且意思是说除了列出的元件外还可能有其它元件。

由于在上述结构中可以进行各种修改而不会背离本发明的范围，因此想要说明的是，在上述说明中所包含的或在附图中所表示的所有内容都应该理解为说明性的而不是限制性的含义。

Claims (12)

1.一种探测导电部件的预先选定的区域以确定其中是否存在缺陷的方法，该方法包括的步骤为：

在该部件的预先选定的区域上永久性地固定涡流元件，该涡流元件包括多个以阵列方式布置的涡流线圈，所述多个涡流线圈中的每一个被这样定位在阵列中的预定位置上，以致当该元件被固定到该部件的预先选定的区域上时所述线圈中的每一个位于该部件的预先选定的区域中的预定位置上；

在该部件上固定导管；

在涡流元件上固定引线以便有选择地将涡流元件连接到远处的涡流探测设备上；

将该引线穿过该导管；

激励该元件以便在该部件的邻近产生交变磁场从而在该部件中感应涡流；

利用该元件中的所述多个线圈中的每一个来检测在该部件的附近由该元件感应的涡流所形成的二次磁场所产生的电信号；和

对由该元件中的所述多个线圈中的每一个检测到的电信号和参考信号进行比较以确定检测到的信号是否不同于参考信号，从而表示在该部件中在通常对应于正被比较的线圈的预定位置的、该部件中的特定位置上存在缺陷。

2.如权利要求1所提出的方法，其中：

首先，在该部件上永久性地固定该涡流元件；

在测试该部件的预先选定的区域之后，激励该元件，并接着将由该元件中所述多个线圈中的每一个检测到的电信号与参考信号进行比较。

3.如权利要求1所提出的方法，还包括如下步骤：

在该部件上形成开口以适合于容纳该导管；以及

将导管定位于开口中。

4.如权利要求1所提出的方法，还包括密封该导管以防止污染物通过该导管的步骤。

5.用于在导电部件的预先选定的区域中检测缺陷的探伤装置，该装置包括：

基片，其尺寸和形状能覆盖该部件的预先选定的区域，该基片含有胶以便将该基片固定在该部件的预先选定的区域上；

安装在基片上的包括多个涡流线圈的主涡流元件，所述多个线圈以阵列方式布置，其尺寸和形状能覆盖该预先选定的区域的至少一部分以便检测该部件中的缺陷并确定缺陷的位置；以及

参考涡流元件，安装在基片上邻近主涡流元件处，用于得到对应于该部件的没有缺陷的一个部分的参考信号。

6.一个具有选定用于探伤的区域的导电部件和用于在该部件的选定区域中检测缺陷的装置的组合，上述的装置包括：

基片，安装在该部件的选定用于探伤的区域上；

主涡流元件，安装在基片上的用来在该区域中检测缺陷的该选定区域的至少一部分上，所述主涡流元件包括多个以阵列方式布置的涡流线圈，所述多个涡流线圈中的每一个被这样定位在基片上的预定位置上，以致所述线圈中的每一个位于该部件的选定用于探伤的区域中的预定位置上；以及

参考涡流元件，安装在基片上邻近于主涡流元件处，以便得到对应于部件中无缺陷的一个部分的参考信号。

7.如权利要求6所提出的组合，其中所述参考涡流元件安设在位于被选定用于探伤的区域之外的该部件的参考区上。

8.如权利要求6所提出的组合，其中：

该主涡流元件的多个线圈中的每个线圈和该部件以基本上恒定的距离相隔开；以及

该参考涡流元件和该部件以该距离相隔开。

9.如权利要求6所提出的组合，其中用胶将该基片固定到该部件的被选定用于探伤的区域上。

10.如权利要求6所提出的组合，还包括引线，用于有选择地将主涡流元件连接到远处的涡流探测设备上。

11.如权利要求6所提出的组合，其中所说的主涡流元件中的多个涡流线圈安装在基片上的基本上所有选定区域上。

12.如权利要求6所提出的组合，还包括：

安装在该部件上的导管；以及

从该涡流元件通过该导管延伸的引线，用于有选择地将该涡流元件连接到远处的涡流探测设备上。

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