检测裂纹和针孔缺陷的漏磁涡流复合探头的制作方法

本技术涉及管道无损检测，尤其涉及一种检测裂纹和针孔缺陷的漏磁涡流复合探头。

背景技术：

1、随着管道服役进入老龄化，由于腐蚀和应力作用，管道内部会出现各种类型的缺陷。因此，需要对管道进行定期的有效检测，及时排除缺陷，以减少管道破裂事故的发生。管道无损检测是一系列旨在评估管道结构完整性和性能的检测技术，这些技术可以在不损坏或影响管道正常使用的情况下进行。

2、为检测管道的裂纹和针孔缺陷，相关技术中，将漏磁检测方法和涡流检测方法结合制成的探头，不仅具备体积型缺陷和裂纹缺陷的检测能力，同时还能够分辨出缺陷的内外壁位置。但是这种复合探头存在着体积大、测量精度低的问题，同时由于采用的磁敏传感器灵敏度低、动态范围小、输出信号信噪比低，难以检测针孔缺陷。

技术实现思路

1、本技术提供一种检测裂纹和针孔缺陷的漏磁涡流复合探头，以解决漏磁涡流复合探头体积大、测量精度低且难以检测的问题。

2、本技术提供一种检测裂纹和针孔缺陷的漏磁涡流复合探头，包括：外壳和电路模块；

3、所述电路模块设置在所述外壳内部；所述电路模块包括ltcc封装体、信号调理电路、控制电路以及电路板；所述ltcc封装体、所述信号调理电路以及所述控制电路设置在所述电路板上，所述控制电路分别与所述ltcc封装体和所述信号调理电路电连接；所述控制电路用于驱动所述ltcc封装体测量管道漏磁场和涡流磁场以获得霍尔电势信号；所述信号调理电路用于将所述霍尔电势信号放大并分离出漏磁信号和涡流信号；

4、所述ltcc封装体包括霍尔元件、涡流元件以及ltcc本体；若干个所述霍尔元件串联组成霍尔元件阵列，所述ltcc本体远离所述电路板的一面开设有镂空凹槽，所述霍尔元件阵列设置在所述镂空凹槽内；所述涡流元件密封在所述ltcc本体的内部，所述涡流元件至少设置有一组跑道型线圈，所述跑道型线圈位于所述霍尔元件阵列的周侧。

5、本技术的所述ltcc封装体不仅有效减小检测传感器和探头的体积，而且重叠布局的霍尔元件阵列和涡流元件具有相同的垂直投影位置，使信号直接对齐无需进行后期平移处理；此外，采用宽磁场动态范围的霍尔元件同时测量漏磁场和涡流磁场，代替分离的强磁场和弱磁场检测元件，探头集成度更高，解决漏磁涡流复合探头体积大、测量精度低且难以检测的问题。

6、可选的，所述霍尔元件阵列中的若干个所述霍尔元件沿被测管道周向排列；所述霍尔元件为量子阱型霍尔元件。

7、量子阱型霍尔元件以其高灵敏度、宽工作电源范围、低温度系数、小尺寸、高抗辐射能力和宽动态范围磁场检测能力等优点，能够提供精确且稳定的测量结果，适用于所述漏磁涡流复合探头。

8、可选的，所述控制电路包括数字逻辑控制器、数字模拟转换器、电压电流转换器、功率驱动器；所述数字逻辑控制器依次通过所述数字模拟转换器、所述电压电流转换器连接所述霍尔元件阵列；所述数字逻辑控制器通过所述功率驱动器连接所述涡流元件；所述数字逻辑控制器用于生成电压波形幅度数据和spwm控制信号并分别将电压波形幅度数据和spwm控制信号传输至所述数字模拟转换器和所述功率驱动器；所述数字模拟转换器将所述电压波形幅度数据从数字信号转换为模拟信号；所述电压电流转换器用于将转换后的电压波形幅度数据从电压信号转换为电流信号以驱动所述霍尔元件阵列；所述功率驱动器用于根据所述spwm控制信号驱动所述涡流元件形成附加的交流激励磁场。

9、可选的，所述数字逻辑控制器内部设有储存器、加法器、定时器以及电压基准器；所述加法器分别与所述储存器、所述电压基准器以及所述数字模拟转换器电连接；所述定时器分别与所述储存器和所述功率驱动器电连接；所述储存器用于存储正弦波数据表和spwm数据表。

10、可选的，所述控制电路还包括模拟开关；所述信号调理电路包括仪表放大器、有源滤波器、同步采样模拟数字转换器；所述ltcc封装体依次通过所述模拟开关、所述仪表放大器、所述有源滤波器、所述同步采样模拟数字转换器连接所述数字逻辑控制器；所述ltcc封装体中的所述霍尔元件阵列用于采集空间磁场信号并进行乘法运算以生成所述霍尔电势信号；所述模拟开关用于选择和切换各个所述霍尔元件输出的所述霍尔电势信号；所述仪表放大器用于放大所述霍尔电势信号；所述有源滤波器用于从放大后的霍尔电势信号分离出漏磁信号和涡流信号；所述同步采样模拟数字转换器用于将漏磁信号和涡流信号从模拟信号转换为数字信号。

11、可选的，所述模拟开关包括第一模拟开关芯片和第二模拟开关芯片；所述第一模拟开关芯片的输入端连接各个所述霍尔元件的输出正端；所述第二模拟开关芯片的输入端连接各个所述霍尔元件的输出负端；所述第一模拟开关芯片和所述第二模拟开关芯片连接所述仪表放大器的输入端。

12、通过所述模拟开关不仅可以有效地隔离各个霍尔元件之间的信号，防止互相干扰，确保测量的准确性；还可以实现对霍尔元件输出信号的灵活选择和切换，方便进行多通道的信号处理；并且可以在一定程度上减少由于环境变化或电源波动引起的噪声，提高系统的抗干扰能力；减少电路板上的布线复杂性，简化设计，有助于缩小系统体积，降低成本。

13、可选的，所述电路模块还包括通讯接口电路；所述通讯接口电路采用lvds驱动器芯片；所述lvds驱动器芯片的输入端与所述数字逻辑控制器电连接；所述lvds驱动器芯片的输出端通过信号电缆连接外部数据采集系统；所述通讯接口电路用于在所述电路模块内部之间或与所述外部数据采集系统之间进行通信。

14、可选的，所述有源滤波器包括低通滤波器和带通滤波器；所述同步采样模拟数字转换器的输入端分别与所述低通滤波器和所述带通滤波器电连接；所述同步采样模拟数字转换器通过所述通讯接口电路与所述数字逻辑控制器通讯连接；所述低通滤波器用于从放大后的霍尔电势信号分离出漏磁信号；所述带通滤波器用于从放大后的霍尔电势信号分离出涡流信号。

15、可选的，所述电路模块还包括电源稳压电路；所述电源稳压电路分别与所述ltcc封装体、所述信号调理电路、所述控制电路以及所述通讯接口电路电连接；所述电源稳压电路用于向所述ltcc封装体、所述信号调理电路、所述控制电路以及所述通讯接口电路提供稳定的工作电源。

16、可选的，还包括耐磨片；所述耐磨片设置在所述外壳底部。

17、所述耐磨片不仅可以显著提高探头的耐用性和测量精确性，还能在恶劣的使用环境中保持设备的稳定性和可靠性。

18、由以上技术方案可知，本技术提供一种检测裂纹和针孔缺陷的漏磁涡流复合探头，包括：外壳和电路模块；所述电路模块设置在所述外壳内部；所述电路模块包括ltcc封装体、信号调理电路、控制电路以及电路板；所述ltcc封装体、所述信号调理电路以及所述控制电路设置在所述电路板上，所述控制电路分别与所述ltcc封装体和所述信号调理电路电连接；所述控制电路用于驱动所述ltcc封装体测量管道漏磁场和涡流磁场以获得霍尔电势信号；所述信号调理电路用于将所述霍尔电势信号放大并分离出漏磁信号和涡流信号；所述ltcc封装体包括霍尔元件、涡流元件以及ltcc本体；若干个所述霍尔元件串联组成霍尔元件阵列，所述ltcc本体远离所述电路板的一面开设有镂空凹槽，所述霍尔元件阵列设置在所述镂空凹槽内；所述涡流元件密封在所述ltcc本体的内部，所述涡流元件至少设置有一组跑道型线圈，所述跑道型线圈位于所述霍尔元件阵列的周侧，以解决漏磁涡流复合探头体积大、测量精度低且难以检测的问题。