永磁扰动检测传感器优化方案

永磁扰动检测方法所需要的永磁扰动检测传感器结构简单，易于制作，其制作过程如图4-20所示。直接由永磁体外加穿过式线圈构成一个整体的结构形式，可直接用于检测。当然，通常还会外加一个保护罩，形成如图4-21所示的单体永磁扰动检测传感器。

图4-20 永磁扰动检测传感器的制作过程

图4-21 单体永磁扰动检测传感器结构及实物

a）单体永磁扰动检测传感器结构 b）单体永磁扰动检测传感器实物(www.xing528.com)

永磁扰动检测传感器的结构特点影响着其检测工作性能，其主要影响参数有：永磁体磁能积（BH）max及直径D、线圈匝数N、线圈长度a、线圈厚度b、线圈漆包线直径d、线圈离永磁体端头伸出距离c及提离距离h，具体结构参数如图4-22所示。

依据上述结构参数制作不同类型的传感器，对人工伤试验样板进行检测，获得缺陷检出信号并提取其信号峰峰值，并采用B样条曲线进行拟合，获得如图4-23所示的检测性能与结构参数的影响关系曲线图。

图4-22 永磁扰动传感器结构主要影响参数

从图4-23可以看出，磁能积越大，检测探头越灵敏，因此，可选择磁能积高的永磁体，如NdFeB材料系列永磁体。检测信号受永磁体长度L的影响不大，但却随着永磁体截面直径D的增大呈现先递增后趋于平缓的趋势，特别是当永磁体直径达到7mm后，检测信号增长幅度不大。因此，永磁体磁极面积不易过大，这也有助于探头在待检测面上扫查时减小磁作用力，通常情况下，永磁体直径为1～6mm为宜。对于环绕在永磁体上的线圈，其直径d对检测信号影响不大，所以在保证探头体积可以较为细小的基础上，尽可能地选择直径稍大的漆包铜线作为环绕线圈以方便制作。检测信号与线圈匝数N呈现先递增后变化趋缓的特性，所以，为了减小探头体积与制作成本，线圈匝数也不易过大。相反，检测信号幅值随着线圈长度a、厚度b及离永磁体端头伸出距离c的增大而减小，所以，线圈尽可能地靠近端头且紧贴着永磁体环绕。根据试验情况，线圈匝数为30～70，漆包铜线直径为0.1～1.0mm为宜。检测信号随着检测探头提离距离h的增大而急剧减小，所以在检测时探头应尽可能地靠近待检体。