一种涡流测厚探头的制作方法
一种涡流测厚探头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测厚探头，尤其是一种涡流测厚探头，用于空心叶片壁厚的现场测量。
【背景技术】
[0002]航空发动机叶片为耐高温单晶材料精密铸造，叶片一般为空心结构，小叶片壁厚参数为0.2-3_范围，由于发动机叶片轮廓形状非常复杂，凸面和凹面的曲率都比较大，采用三坐标测量机等耗时较长，不适合叶片生产线现场检测的要求。目前的测量方法一般使用超声波测量方法，由于现有的超声波探头的直径最小的为Φ6_，不能分辨0.5mm以下的测量厚度。由于叶片表面曲率变化大，较大直径的超声波探头无法与叶片表面完全贴合，导致测量误差大，测量过程繁琐，效率很低。同时，航空发动机叶片外轮廓凸面和凹面的曲率都比较复杂，采用接触滑动测量的方法，通过手动按压和移动涡流传感器的操作方式，由于手动按压的压力力度变化大，很难保证涡流传感器与测量点表面的法线重合，这些都会引起很大的测量误差，甚至无法完成测量。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种涡流测厚探头，适合叶片生产线现场检测的要求，避免由于手动按压的压力力度变化大造成的测量误差大的问题，具有测量分辨率高、测量迅速、方便操作、准确度高、稳定可靠的特点，以解决航空发动机空心叶片现场检测中的技术难题。
[0004]本实用新型的技术方案是，涡流测厚探头包括手柄、涡流传感器、扳机、压力弹簧、弹簧片，涡流传感器设置在手柄的端部，扳机通过绞接的方式安装在手柄上，扳机内部设置有压力弹簧，压力弹簧的两端分别压在扳机和手柄上，弹簧片一端固定在扳机上，另一端与涡流传感器的测量端相对，涡流传感器的信号线从手柄内部穿出并与控制系统连接。所述的手柄上还设置有温度传感器和测量按键，温度传感器和测量按键的信号线从手柄内部穿出并与控制系统连接。所述的涡流传感器包括磁芯、激励线圈、玛瑙片、金属外套，线圈设置在磁芯上，金属外套为筒形，底部固定在手柄上，磁芯和线圈设置在金属外套内部，磁芯的端部固定有玛瑙片，金属外套的开口端延伸至玛瑙片位置。所述的磁芯上还设置有测量线圈和补偿线圈并分别位于激励线圈两侧，测量线圈位于玛瑙片方向，所述的测量线圈和补偿线圈串联连接，匝数相同，旋向相反；所述的激励线圈、测量线圈和补偿线圈外部还设置有线圈保护衬套。所述的磁芯尺寸为2.5X2.5X20mm，材料为铁氧体。
[0005]本实用新型将探头设计成钳型操作手柄，单手操作，非常适合现场使用情况。弹簧片以恒定的压力使涡流传感器底部的玛瑙片与空心叶片贴合，轻轻移动测量头，即可完成对整个测量面的厚度扫查，保证了测量结果的重复性和一致性。操作者在扫查的同时，按下测量按键可将该点的测量结果储存到数据列表，应用非常方便快捷，在保证测量精度的前提下，大大提高了检测效率。探头上安装了温度传感器，对现场测量信号进行温度补偿，大大提高了测量精度，拓宽了应用范围。采用了长磁芯结构，激励线圈和测量线圈直接缠绕在磁芯上，提高了涡流传感器的穿透能力，扩大了测量范围，减小了涡流线圈的直径；测量线圈和补偿线圈在磁芯上同轴反向绕制，串联连接，环境电磁干扰对两个线圈的影响相反，两个线圈串联叠加后大大减小了温度参数对涡流传感器的影响。玛瑙片提高传感器的耐磨性，延长使用寿命；金属外套作为传感器的固定支架，其开口端延伸至玛瑙片位置，这种新型的封装方式限制了激励线圈的磁场指向性，在测量大曲率曲面时，可以有效降低涡流的感应区域，进而降低因曲面产生的冠状涡流的影响，提高了测量精度。本实用新型通过人性化的设计，操作简单，适合在生产线上应用，并且避免由于手动按压的压力力度变化大造成的测量误差大的问题，具有测量分辨率高、测量迅速、方便操作、准确度高、稳定可靠的特点，已在航空企业的叶片生产车间的生产线上广泛应用，使用效果良好。
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型的结构示意图；
[0007]图2为涡流传感器的结构示意图；
[0008]图3为现有的涡流传感器产生冠状涡流示意图；
[0009]图4为本实用新型的涡流传感器产生冠状涡流示意图。
【具体实施方式】
[0010]如图所示，涡流测厚探头包括手柄1、涡流传感器2、扳机3、压力弹簧4、弹簧片5，涡流传感器2设置在手柄I的端部，扳机3通过绞接的方式安装在手柄I上，扳机3内部设置有压力弹簧4，压力弹簧4的两端分别压在扳机3和手柄I上，弹簧片5 —端固定在扳机3上，另一端与涡流传感器2的测量端相对，涡流传感器2的信号线从手柄I内部穿出并与控制系统连接。所述的手柄I上还设置有温度传感器6和测量按键7，温度传感器6和测量按键7的信号线从手柄I内部穿出并与控制系统连接。所述的涡流传感器2包括磁芯21、激励线圈22、玛瑙片23、金属外套24，激励线圈22设置在磁芯21上，金属外套24为筒形，底部固定在手柄I上，磁芯21和激励线圈22设置在金属外套24内部，磁芯的端部固定有玛瑙片23，金属外套24的开口端延伸至玛瑙片23位置。所述的磁芯21上还设置有测量线圈26和补偿线圈27并分别位于激励线圈22两侧，测量线圈26位于玛瑙片25方向，所述的测量线圈26和补偿线圈27串联连接，匝数相同，旋向相反；所述的激励线圈22、测量线圈26和补偿线圈27外部还设置有线圈保护衬套。所述的磁芯21尺寸为2.5X2.5X20mm，材料为铁氧体。
【主权项】
1.一种涡流测厚探头，其特征是，所述的探头包括手柄(I)、涡流传感器(2)、扳机(3)、压力弹簧(4)、弹簧片(5)，涡流传感器⑵设置在手柄⑴的端部，扳机(3)通过绞接的方式安装在手柄⑴上，扳机⑶内部设置有压力弹簧(4)，压力弹簧⑷的两端分别压在扳机(3)和手柄(I)上，弹簧片(5) —端固定在扳机(3)上，另一端与涡流传感器(2)的测量端相对，涡流传感器(2)的信号线从手柄(I)内部穿出并与控制系统连接。2.如权利要求1所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的手柄(I)上还设置有温度传感器(6)和测量按键(7)，温度传感器(6)和测量按键(7)的信号线从手柄(I)内部穿出并与控制系统连接。3.如权利要求1所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的涡流传感器(2)包括磁芯(21)、激励线圈(22)、玛瑙片(23)、金属外套(24)，激励线圈(22)设置在磁芯(21)上，金属外套(24)为筒形，底部固定在手柄(I)上，磁芯(21)和激励线圈(22)设置在金属外套(24)内部，磁芯的端部固定有玛瑙片(23)，金属外套(24)的开口端延伸至玛瑙片(23)位置。4.如权利要求3所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的磁芯(21)上还设置有测量线圈(26)和补偿线圈(27)并分别位于激励线圈(22)两侧，测量线圈(26)位于玛瑙片(25)方向，所述的测量线圈(26)和补偿线圈(27)串联连接，匝数相同，旋向相反。5.如权利要求4所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的激励线圈(22)、测量线圈(26)和补偿线圈(27)外部还设置有线圈保护衬套。6.如权利要求3或4所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的磁芯(21)尺寸为.2.5X2.5 X 20mm，材料为铁氧体。
【专利摘要】本实用新型涉及一种涡流测厚探头，包括手柄、涡流传感器、扳机、压力弹簧、弹簧片，涡流传感器设置在手柄的端部，扳机通过绞接的方式安装在手柄上，扳机内部设置有压力弹簧，压力弹簧的两端分别压在扳机和手柄上，弹簧片一端固定在扳机上，另一端与涡流传感器的测量端相对，涡流传感器的信号线从手柄内部穿出并与控制系统连接。本实用新型将探头设计成钳型操作手柄，单手操作，非常适合现场使用情况。弹簧片以恒定的压力使涡流传感器底部的玛瑙片与空心叶片贴合，轻轻移动测量头，即可完成对整个测量面的厚度扫查，保证了测量结果的重复性和一致性，具有测量分辨率高、测量迅速、方便操作、准确度高、稳定可靠的特点。
【IPC分类】G01B7/06
【公开号】CN204694202
【申请号】CN201520196512
【发明人】张世林, 王德辉, 梁廷伟, 雷云莲, 闫东松
【申请人】哈尔滨东安发动机（集团）有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月2日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测厚探头，尤其是一种涡流测厚探头，用于空心叶片壁厚的现场测量。
【背景技术】
[0002]航空发动机叶片为耐高温单晶材料精密铸造，叶片一般为空心结构，小叶片壁厚参数为0.2-3_范围，由于发动机叶片轮廓形状非常复杂，凸面和凹面的曲率都比较大，采用三坐标测量机等耗时较长，不适合叶片生产线现场检测的要求。目前的测量方法一般使用超声波测量方法，由于现有的超声波探头的直径最小的为Φ6_，不能分辨0.5mm以下的测量厚度。由于叶片表面曲率变化大，较大直径的超声波探头无法与叶片表面完全贴合，导致测量误差大，测量过程繁琐，效率很低。同时，航空发动机叶片外轮廓凸面和凹面的曲率都比较复杂，采用接触滑动测量的方法，通过手动按压和移动涡流传感器的操作方式，由于手动按压的压力力度变化大，很难保证涡流传感器与测量点表面的法线重合，这些都会引起很大的测量误差，甚至无法完成测量。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种涡流测厚探头，适合叶片生产线现场检测的要求，避免由于手动按压的压力力度变化大造成的测量误差大的问题，具有测量分辨率高、测量迅速、方便操作、准确度高、稳定可靠的特点，以解决航空发动机空心叶片现场检测中的技术难题。
[0004]本实用新型的技术方案是，涡流测厚探头包括手柄、涡流传感器、扳机、压力弹簧、弹簧片，涡流传感器设置在手柄的端部，扳机通过绞接的方式安装在手柄上，扳机内部设置有压力弹簧，压力弹簧的两端分别压在扳机和手柄上，弹簧片一端固定在扳机上，另一端与涡流传感器的测量端相对，涡流传感器的信号线从手柄内部穿出并与控制系统连接。所述的手柄上还设置有温度传感器和测量按键，温度传感器和测量按键的信号线从手柄内部穿出并与控制系统连接。所述的涡流传感器包括磁芯、激励线圈、玛瑙片、金属外套，线圈设置在磁芯上，金属外套为筒形，底部固定在手柄上，磁芯和线圈设置在金属外套内部，磁芯的端部固定有玛瑙片，金属外套的开口端延伸至玛瑙片位置。所述的磁芯上还设置有测量线圈和补偿线圈并分别位于激励线圈两侧，测量线圈位于玛瑙片方向，所述的测量线圈和补偿线圈串联连接，匝数相同，旋向相反；所述的激励线圈、测量线圈和补偿线圈外部还设置有线圈保护衬套。所述的磁芯尺寸为2.5X2.5X20mm，材料为铁氧体。
[0005]本实用新型将探头设计成钳型操作手柄，单手操作，非常适合现场使用情况。弹簧片以恒定的压力使涡流传感器底部的玛瑙片与空心叶片贴合，轻轻移动测量头，即可完成对整个测量面的厚度扫查，保证了测量结果的重复性和一致性。操作者在扫查的同时，按下测量按键可将该点的测量结果储存到数据列表，应用非常方便快捷，在保证测量精度的前提下，大大提高了检测效率。探头上安装了温度传感器，对现场测量信号进行温度补偿，大大提高了测量精度，拓宽了应用范围。采用了长磁芯结构，激励线圈和测量线圈直接缠绕在磁芯上，提高了涡流传感器的穿透能力，扩大了测量范围，减小了涡流线圈的直径；测量线圈和补偿线圈在磁芯上同轴反向绕制，串联连接，环境电磁干扰对两个线圈的影响相反，两个线圈串联叠加后大大减小了温度参数对涡流传感器的影响。玛瑙片提高传感器的耐磨性，延长使用寿命；金属外套作为传感器的固定支架，其开口端延伸至玛瑙片位置，这种新型的封装方式限制了激励线圈的磁场指向性，在测量大曲率曲面时，可以有效降低涡流的感应区域，进而降低因曲面产生的冠状涡流的影响，提高了测量精度。本实用新型通过人性化的设计，操作简单，适合在生产线上应用，并且避免由于手动按压的压力力度变化大造成的测量误差大的问题，具有测量分辨率高、测量迅速、方便操作、准确度高、稳定可靠的特点，已在航空企业的叶片生产车间的生产线上广泛应用，使用效果良好。
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型的结构示意图；
[0007]图2为涡流传感器的结构示意图；
[0008]图3为现有的涡流传感器产生冠状涡流示意图；
[0009]图4为本实用新型的涡流传感器产生冠状涡流示意图。
【具体实施方式】
[0010]如图所示，涡流测厚探头包括手柄1、涡流传感器2、扳机3、压力弹簧4、弹簧片5，涡流传感器2设置在手柄I的端部，扳机3通过绞接的方式安装在手柄I上，扳机3内部设置有压力弹簧4，压力弹簧4的两端分别压在扳机3和手柄I上，弹簧片5 —端固定在扳机3上，另一端与涡流传感器2的测量端相对，涡流传感器2的信号线从手柄I内部穿出并与控制系统连接。所述的手柄I上还设置有温度传感器6和测量按键7，温度传感器6和测量按键7的信号线从手柄I内部穿出并与控制系统连接。所述的涡流传感器2包括磁芯21、激励线圈22、玛瑙片23、金属外套24，激励线圈22设置在磁芯21上，金属外套24为筒形，底部固定在手柄I上，磁芯21和激励线圈22设置在金属外套24内部，磁芯的端部固定有玛瑙片23，金属外套24的开口端延伸至玛瑙片23位置。所述的磁芯21上还设置有测量线圈26和补偿线圈27并分别位于激励线圈22两侧，测量线圈26位于玛瑙片25方向，所述的测量线圈26和补偿线圈27串联连接，匝数相同，旋向相反；所述的激励线圈22、测量线圈26和补偿线圈27外部还设置有线圈保护衬套。所述的磁芯21尺寸为2.5X2.5X20mm，材料为铁氧体。
【主权项】
1.一种涡流测厚探头，其特征是，所述的探头包括手柄(I)、涡流传感器(2)、扳机(3)、压力弹簧(4)、弹簧片(5)，涡流传感器⑵设置在手柄⑴的端部，扳机(3)通过绞接的方式安装在手柄⑴上，扳机⑶内部设置有压力弹簧(4)，压力弹簧⑷的两端分别压在扳机(3)和手柄(I)上，弹簧片(5) —端固定在扳机(3)上，另一端与涡流传感器(2)的测量端相对，涡流传感器(2)的信号线从手柄(I)内部穿出并与控制系统连接。2.如权利要求1所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的手柄(I)上还设置有温度传感器(6)和测量按键(7)，温度传感器(6)和测量按键(7)的信号线从手柄(I)内部穿出并与控制系统连接。3.如权利要求1所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的涡流传感器(2)包括磁芯(21)、激励线圈(22)、玛瑙片(23)、金属外套(24)，激励线圈(22)设置在磁芯(21)上，金属外套(24)为筒形，底部固定在手柄(I)上，磁芯(21)和激励线圈(22)设置在金属外套(24)内部，磁芯的端部固定有玛瑙片(23)，金属外套(24)的开口端延伸至玛瑙片(23)位置。4.如权利要求3所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的磁芯(21)上还设置有测量线圈(26)和补偿线圈(27)并分别位于激励线圈(22)两侧，测量线圈(26)位于玛瑙片(25)方向，所述的测量线圈(26)和补偿线圈(27)串联连接，匝数相同，旋向相反。5.如权利要求4所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的激励线圈(22)、测量线圈(26)和补偿线圈(27)外部还设置有线圈保护衬套。6.如权利要求3或4所述的涡流测厚探头，其特征是，所述的磁芯(21)尺寸为.2.5X2.5 X 20mm，材料为铁氧体。
【专利摘要】本实用新型涉及一种涡流测厚探头，包括手柄、涡流传感器、扳机、压力弹簧、弹簧片，涡流传感器设置在手柄的端部，扳机通过绞接的方式安装在手柄上，扳机内部设置有压力弹簧，压力弹簧的两端分别压在扳机和手柄上，弹簧片一端固定在扳机上，另一端与涡流传感器的测量端相对，涡流传感器的信号线从手柄内部穿出并与控制系统连接。本实用新型将探头设计成钳型操作手柄，单手操作，非常适合现场使用情况。弹簧片以恒定的压力使涡流传感器底部的玛瑙片与空心叶片贴合，轻轻移动测量头，即可完成对整个测量面的厚度扫查，保证了测量结果的重复性和一致性，具有测量分辨率高、测量迅速、方便操作、准确度高、稳定可靠的特点。
【IPC分类】G01B7/06
【公开号】CN204694202
【申请号】CN201520196512
【发明人】张世林, 王德辉, 梁廷伟, 雷云莲, 闫东松
【申请人】哈尔滨东安发动机（集团）有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月2日
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