用于檢測(cè)具有變化的橫截面幾何形狀的輪廓面的柔性陣列探針制造技術(shù)

披露了一種柔性陣列探針，其適合于在非破壞性測(cè)試和檢查具有變化的橫 截面形狀的試樣中使用。陣列元件，例如，但不限于，渦流傳感器、壓電傳感 元件和磁通泄漏傳感器，安裝在薄的調(diào)整葉片上，并沿著期望的旋轉(zhuǎn)軸與成對(duì) 的樞軸機(jī)構(gòu)連接在一起。樞軸機(jī)構(gòu)允許精確的在一維維度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以使柔性陣 列探針調(diào)整它的元件垂直于被測(cè)結(jié)構(gòu)的表面。也披露了調(diào)整和連接機(jī)構(gòu)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及非破壞性測(cè)試和檢査的陣列探針，而且更特別的是，涉及一種能夠應(yīng)用于和使用于檢査橫界面形狀變化的輪廓面的柔性渦流或超聲陣列探針組件。
技術(shù)介紹
貫穿這個(gè)說明書的有關(guān)技術(shù)的任何討論都不能被認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)已被廣泛知道或是構(gòu)成了本領(lǐng)域的公知常識(shí)的一部分。雖然本專利技術(shù)所披露的大部分的討論明確論述了渦流陣列探針，但是并不限于這一方面。本專利技術(shù)的柔性陣列探針很好ite用于連接于陣列探針的fti可表面，例如，但并不限于，渦流傳感器，壓電傳感元fK例如，但并不限于，超聲換能器和接頭測(cè)試探針元件)和磁通泄漏傳繊例如，但不限于，霍爾效應(yīng)傳感元件)裝置。渦流^f労通常用于檢測(cè)制造元件中的瑕疵，例如管子或坯體。 一般稱作渦流探針的檢査線圈被設(shè)置在被檢査的工件附近且被高頻交流電流驅(qū)動(dòng)，繼而，在試樣的表面附近產(chǎn)生交流磁場(chǎng)。這種磁場(chǎng)在被渦流探針感測(cè)和測(cè)量的試樣的導(dǎo)電表面中感生渦流。如果i式樣的表面存在瑕疵或缺陷，渦流的流動(dòng)將會(huì)改變，這種變化將被渦流探針a^地檢測(cè)到。然后這些電流變化的幅度和位置會(huì),例如通過檢領(lǐng)臊作者的視覺檢查而被分析和記錄，或通過自動(dòng)警，隨算來處理，從而確定缺陷或瑕疵的尺寸和位置。渦流陣列系統(tǒng)包括多個(gè)檢測(cè)線圈(或本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其它種類的渦流傳感器)，所述多個(gè)檢測(cè)線圈被設(shè)置成對(duì)于特定的檢測(cè)任務(wù)是傳導(dǎo)性的。輪廓面的渦流樹矢一直以來是非破壞性測(cè)試和檢查中的挑戰(zhàn)。 一些制造過程，例如，鋼坯軋輥系統(tǒng)，能夠生產(chǎn)橫截面幾何形狀被限定在一定公差范圍內(nèi)的制品。這種測(cè)試表面形狀的變化可使渦流探傷的某些關(guān)鍵方面產(chǎn)生問題。例如，使用剛性、不柔軟的渦流陣列探針保持恒定的升離狀態(tài)(渦流傳感器位于探測(cè)表面上方的高度)，將變得非常困難。類tu也，每個(gè)渦流傳感器的軸線保持垂直于探測(cè)中的表面是很關(guān)鍵的。當(dāng)檢測(cè)具有變化幾何形狀的部分時(shí)，使用保持其元件于固定位置的渦流陣列探針，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。Baraona的美國專利N0.4543528描述了一種試圖解決這些問題的柔性探針組件。Baraona的陣列探針使用多個(gè)通過柔性帶相互固定在一起的獨(dú)立的領(lǐng)!l試頭，每一個(gè)測(cè)試頭包含至少一個(gè)陣列元件。該專利技術(shù)也^i共兩點(diǎn)連接式調(diào)整^a，稱為 機(jī)構(gòu)。雖然Baraona的柔性陣列探針為檢測(cè)凸?fàn)畋砻娴膯栴}提供了一種合理的解決方法，但是它仍然具有許多局限性。柔性帶的剛性和觀賦頭的間距限制了陣列中每一個(gè)元件運(yùn)動(dòng)(旋轉(zhuǎn))的范圍。為了獲得有用的探針曲率，陣列元件必須隔開一定的距離或者在每一個(gè)測(cè)試頭上放置多個(gè)元件。這兩個(gè)選擇都很大地限制了柔性陣列探針的有效性。Bamona的探針和調(diào)整裝置還在沿著急劇彎曲的表面保持垂直的線圈方向時(shí)表現(xiàn)很差。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的特點(diǎn)，每一個(gè)測(cè)試頭允許相對(duì)于直接與其臨近的湖賦頭有一定的自由度，所述兩點(diǎn)調(diào)整驢不適合支撐或調(diào)整關(guān)鍵的中心陣列元件。此外，該專利技術(shù)的設(shè)計(jì)只適合于測(cè)試凸起表面。據(jù)此，將有利地提供堅(jiān)固的柔性陣列探針，該探針在保持緊湊的元件配置時(shí)提供很大的柔性度。而且，如果該柔性陣列探針固有地趨向于調(diào)整它的元件垂直于被測(cè)試結(jié)構(gòu)的表面，這將是有利的。如果在保持陣列中每個(gè)元件處于穩(wěn)定的渦流傳感器的升離狀態(tài)和方向時(shí)，該柔性陣列探針是傳導(dǎo)地湖懂具有變化的橫截面幾何形狀的試樣，這也將是有利的。如果該探針傳導(dǎo)地連接到多個(gè)彎曲形狀，包括但并不限于，凸起的、凹入的、和S形表面，這也將是有利的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)披露的目的是克服與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的問題。本專利技術(shù)披露通過提出一種新式柔性陣列探針克服所述問題，該柔性陣列探針包括通過沿著期望的旋轉(zhuǎn)軸定位的成對(duì)的樞軸機(jī)構(gòu)連在一起的薄陣列元件安裝葉片。該對(duì)樞軸機(jī)構(gòu)允許該陣列的元件精確地在一維維度上旋轉(zhuǎn)，同時(shí)維持緊湊的元件配置并固有地調(diào)整元件垂直于被測(cè)試結(jié)構(gòu)的表面。這樣，由此產(chǎn)生的柔性陣列探針將是充分易彎曲的以響應(yīng)于被檢觀隨構(gòu)的橫截面幾何形狀的變化(例如，但不限于，與被檢測(cè)結(jié)構(gòu)的制敬，殖接相關(guān)的變化)而并不需^ft何機(jī)械調(diào)整。據(jù)此，本專利技術(shù)披露的目的是提供一種堅(jiān)固的柔性陣列探針，其構(gòu)造有樞軸機(jī)構(gòu)，該樞軸機(jī)構(gòu)允許很大的柔性度，剛寸保持緊湊的探針元件配置。本專利技術(shù)還披露的目的是，戶腿柔性陣列探針內(nèi)在i艦過4頓所述樞軸機(jī)構(gòu)調(diào)整它的元件垂直于被檢測(cè)結(jié)構(gòu)的表面。本專利技術(shù)進(jìn)一步披露的目的是，該柔性陣列探針是傳導(dǎo)地觀糧具有變化的橫截面幾何形狀的試樣，同時(shí)保持陣列中每個(gè)元件處于穩(wěn)定的探針元件升離狀態(tài)和方向。本專利技術(shù)進(jìn)一步披露的目的是戶腿探針傳導(dǎo)i鵬接到多個(gè)彎曲形狀，包括但并不限于凸起的、凹入的、和S形表面。本專利技術(shù)進(jìn)一步披露的目的是提供一種調(diào)整和連接所述柔性陣列探針的方法和固定裝置。本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過以下對(duì)照附圖提供的本專利技術(shù)的描述而變得清楚。附圖說明圖1A—1B是說明本專利技術(shù)披露的使用圓柱形突敏槽樞軸機(jī)構(gòu)的柔性陣列探針的組，視圖2A是說明本專利技術(shù)披露的使用間隔元件樞軸機(jī)構(gòu)的柔性陣歹幌針的組裝透視圖2B是說明本專利技術(shù)披露的與間隔元件的調(diào)整槽一起使用間隔元件樞軸機(jī)構(gòu)的柔性陣列探針的組驗(yàn)視圖3是說明本專利技術(shù)MM的J頓鏈樞軸機(jī)構(gòu)的柔性陣列探針的組驗(yàn)視亂圖4是說明本專利技術(shù)MM的柔性陣列探針的替代實(shí)施例的透視圖，每個(gè)探針葉片4OT多個(gè)探針元件罩；圖5是說明本專利技術(shù)披露的完整組裝后的柔性陣列探針透視圖6是說明本專利技術(shù)披露的應(yīng)用于凸起表面的柔性陣列探lt3t視圖7是說明本專利技術(shù)披露的應(yīng)用于凹入表面的柔性陣列探針透視圖8是說明本專利技術(shù)披露的安裝在調(diào)整和連接裝置里的柔性陣列探針透視圖9是說明本專利技術(shù)t臓的柔性陣列探針的替代實(shí)施例的透視圖，該柔性陣列探針〗頓安裝的支撐磁體雜接和調(diào)整到被檢測(cè)結(jié)構(gòu)；圖10是說明本專利技術(shù)披露的安裝到大測(cè)試系統(tǒng)中的多個(gè)柔性陣列探針的透視圖11是說明本專利技術(shù)披露的柔性陣列探針的替代實(shí)施例的透視圖，其中探針內(nèi)的柔r被可在組裝后調(diào)整；圖12是說明用于本專利技術(shù)披露的柔性陣列探針的單線組裝方法的組裝剖面圖。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)披露了一種柔性渦流陣列探針，包括多個(gè)薄的陣列元件安裝葉片(這里稱作探針葉片)的，所述葉片與多套樞軸機(jī)構(gòu)連接在一起，因此容許固定到該探針葉片的探針元件精確的在一維維度內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這樣，可以實(shí)現(xiàn)ftf可尺寸和形狀的柔性陣列探針都。使用的不同種類的樞軸機(jī)構(gòu)和柔性陣列探針的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)將在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。雖然本專利技術(shù)具術(shù)皮露了一種渦流陣列探針，但是它不限于這一方面。當(dāng)然，本專利技術(shù)披露的裝置和方法很適合于任何表面連接的陣列探針，該陣列探針例如是，但不限于，渦流傳 ，壓電傳感元件，和鵬泄漏傳繊裝置。圖1A和1B說明本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例的組裝。兩個(gè)圖試圖從不同的角度說明同一個(gè)組^31程。依據(jù)所需要陣列的尺寸和艦犬，，當(dāng)?shù)奈恢锰结樔~片101與探針元件罩102固定在一起。取決于所使用的材料和制造方法，探針葉片101和探針元件罩102可以被制造成一個(gè)完衝牛。在圖1A和IB描述的示范性柔性陣列探針中，渦流傳感元件103被固定在探針元件罩102中。圓柱形魏104和相匹配的圓柱般曹106被模制或是機(jī)Wra工到探針葉片101中。X寸每個(gè)槽/^^j鉆 L線105從中穿過。在隨后的組裝步驟中(如圖5所示以及下面詳細(xì)描述的)，探針葉片101被拉在一起，線105被拉到所期望的張力、整理、并密封最夕曬的探針葉片101。如圖1A和1B所示的一個(gè)雌的實(shí)施例示出了鉆穿每個(gè)槽/突艦的一對(duì)孑L和因此穿過每個(gè)槽/突本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
在非破壞性檢測(cè)操作中使用的一種柔性陣列探針，所述探針包括：　多個(gè)探針葉片，所述多個(gè)探針葉片包括第一探針葉片和最后探針葉片；　多個(gè)探針元件，每一個(gè)探針元件固定到所述多個(gè)探針葉片中的一個(gè)；　多個(gè)樞軸機(jī)構(gòu)，位于所述探針葉片的每一 個(gè)之間；　至少一個(gè)具有第一端部和第二端部的線元件，所述線元件穿過所述多個(gè)探針葉片；　至少一個(gè)固定元件，將每一個(gè)線元件的第一端部固定于至少一個(gè)探針葉片；和　至少一個(gè)固定元件，將每一個(gè)線元件的第二端部固定于至少一個(gè)探針葉片。

【技術(shù)特征摘要】
2007.5.21 US 60/9391711、在非破壞性檢測(cè)操作中使用的一種柔性陣列探針，所述探針包括多個(gè)探針葉片，所述多個(gè)探針葉片包括第一探針葉片和最后探針葉片；多個(gè)探針元件，每一個(gè)探針元件固定到所述多個(gè)探針葉片中的一個(gè)；多個(gè)樞軸機(jī)構(gòu)，位于所述探針葉片的每一個(gè)之間；至少一個(gè)具有第一端部和第二端部的線元件，所述線元件穿過所述多個(gè)探針葉片；至少一個(gè)固定元件，將每一個(gè)線元件的第一端部固定于至少一個(gè)探針葉片；和至少一個(gè)固定元件，將每一個(gè)線元件的第二端部固定于至少一個(gè)探針葉片。2、 如權(quán)利要求i爿;M的柔性陣列探針，其特征在于至少一個(gè)孔穿過每一個(gè)探針葉片，從而容許0M線元件穿過戶，探針葉片。3、 如權(quán)禾腰求1戶腿的柔性陣列探針，其特征在于戶脫線元件也穿過所 述多個(gè)樞軸機(jī)構(gòu)。4、 如權(quán)利要求3戶脫的柔性陣列探針，其特征在于至少一個(gè)孔穿過每一 個(gè)樞軸機(jī)構(gòu)，從而容許臓線元件穿過臓樞軸機(jī)構(gòu)。5、 如權(quán)利要求i所述的柔性陣列探針，其特征在于戶;M樞軸機(jī)構(gòu)是間隔元件。6、 如權(quán)禾腰求5戶脫的柔性陣列探針，其特征在于戶腿間隔元件由銅、 塑料、橡膠、碳化物、青銅、聚醚醚酮和乙縮醛,勺一組材料制成。7、 如權(quán)利要求5戶/M的柔性陣列探針，其特征在于戶服間隔元件由自潤(rùn) 滑材料制成。8、 如權(quán)利要求5所述的柔性陣列探針，其特征在于在戶;M探針葉片上設(shè)置有間隔元件調(diào)整槽。9、 如權(quán)利要求1所述的柔性陣列探針，其特征在于戶腿樞軸機(jī)構(gòu)是模制 在戶脫多個(gè)探針葉片上的成形魏和槽。10、 如權(quán)利要求1所述的柔性陣列探針，其特征在于所述樞軸機(jī)構(gòu)是機(jī) 械加工至IJ戶脫多個(gè)探針葉片中的成形突起和槽。11、 如權(quán)禾腰求1戶腿的柔性陣列探針，其特征在于戶腿固定元件的至少一個(gè)包括調(diào)^0M線元件的至少一個(gè)中的張力的裝置。12、如權(quán)利要求ll所述的柔性陣列探針，其特征在于所述調(diào)整張力的裝 置包括固定到所述線元件的至少一個(gè)的張力調(diào)整螺母。13、 如權(quán)利要求1所述的柔性陣列探針， 在探針罩中。14、 如權(quán)利要求1所述的柔性陣列探針， 流傳麟。15、 如權(quán)利要求1所述的柔性陣列探針，電傳感元件。16、 如權(quán)利要求1所述的柔性陣列探針， 通泄漏傳緣17、 如權(quán)利要求1所述的柔性陣列探針， 戶，探針葉片的至少一個(gè)表面的耐磨元件。18、 如權(quán)利要求1所述的柔性陣列探針，其特征在于戶，探針元件固定其特征在于^M探針元件是渦其特征在于戶皿糖十元件是壓其特征在于臓探針元件是磁其特征在于進(jìn)一步包括固定在其特征在于進(jìn)一步包括調(diào)整和連接結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括框架單元和多個(gè)固定到所述探針葉片的至少一個(gè)的調(diào) 整柱。19、 如權(quán)禾腰求18戶腿的柔性陣列探針，其特征在于戶脫調(diào)整...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：B·勒帕熱，M·羅伊，S·奧爾西，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：奧林巴斯NDT公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US