具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例1公开了一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜，示意图如图1所示，具体的传感薄膜的组成分布如图6所示，在本实施例中由9层薄膜组成，包括5层绝缘薄膜，2层激励线圈层，2层接收线圈层，激励线圈层与接收线圈层通过绝缘薄膜层相互隔离。在图6中从上到下依次为：绝缘薄膜9、1号激励线圈层7、绝缘薄膜9、2号激励线圈层8、绝缘薄膜9、1号接收线圈层10、绝缘薄膜9、2号接收线圈层11、绝缘薄膜9。1号激励线圈层7和2号激励线圈层8构成该传感薄膜的激励部分；1号接收线圈层10和2号接收线圈层11构成该传感薄膜的接收部分。

绝缘薄膜9为具有突出的耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能的聚酰亚胺薄膜。

进一步的，接收线圈层由类梯形接收线圈单元阵列而成，同一行的每个接收线圈由一根导线绕成，激励线圈层由类平行四边形激励线圈单元阵列而成，同一行的每个激励线圈由一根导线绕成。

在一个激励线圈层中，轴向阵列有n个平行四边形状线圈，n的数量由所需监测待测件规格决定，本实施例中n＝3；对激励线圈而言，每一周向线圈均由一根导线绕成，在一个接收线圈层中，周向阵列有m个梯形线圈，轴向阵列有n个平行四边形状线圈，m的数量由所需监测待测件的孔径大小决定，本实施例中m＝n＝3；对接收线圈而言，每一个线圈单元由一根导线绕成。

具体的，激励线圈层的走线如图2所示，为更好地说明激励线圈层的走线方式，以图3a中1号激励线圈层局部走线图和图3b中2号激励线圈层局部走线图进行详细说明。其中，两层激励线圈层中层叠的绝缘薄膜未画出。激励线圈层和接收线圈层均为双线圈结构。导线由1号激励线圈层中的激励线圈13右侧导入，以顺时针环绕至第一盲孔12，穿过绝缘薄膜至2号激励线圈层的激励线圈14的第一盲孔12，导线以顺时针环绕至激励线圈14外围后，由左侧导出。

激励线圈走线为本实施例中激励部分第1行激励线圈的走线路径，其余行激励线圈的走线路径与第1行激励线圈的走线路径一致。

接收线圈层的走线如图4所示，为更好地说明接收线圈的走线方式，以图5a和图5b进行详细说明。其中，两层接收线圈层中层叠的绝缘薄膜未画出。导线由1号接收线圈层10中第一接收线圈21右侧导入，以顺时针环绕至第二盲孔22，穿过绝缘薄膜至2号接收线圈层11的第五接收线圈23的第二盲孔22，导线以顺时针环绕至该线圈外围后，导线由第五接收线圈23下方走线至左侧导出；又一根导线由1号接收线圈层10中经第一接收线圈21下侧导入第二接收线圈19，以顺时针环绕至第三盲孔20，穿过绝缘薄膜至2号接收线圈层11的第六接收线圈24的第三盲孔20，导线以顺时针环绕至该线圈外围后，由第六接收线圈24下方走线导出；再一根导线由1号接收线圈层10中经第一接收线圈21和第二接收线圈19下侧导入第三接收线圈17，以顺时针环绕至第四盲孔18，穿过绝缘薄膜至2号接收线圈层11的第七接收线圈的第四盲孔18，导线以顺时针环绕至该线圈外围后，由第七接收线圈25下方走线导出；最后一根导线由1号接收线圈层10中经第一接收线圈21、第二接收线圈19和第三接收线圈17下侧导入第四接收线圈15，以顺时针环绕至第五盲孔16，穿过绝缘薄膜至2号接收线圈层11的第八接收线圈26的第五盲孔16，导线以顺时针环绕至该线圈外围后，由第八接收线圈26下方走线导出。

所述接收线圈走线为本实施例中接收部分第1行接收线圈的走线路径，其余行接收线圈的走线路径与所述线圈的走线路径一致。

所述激励、接收线圈走线主要区别在于：同一行的的激励线圈是由同一根导线绕成的，即在本实施例中，激励部分共有3条导线绕成，共3对接口；同一行的每个接收线圈是由一根导线绕成的，即在本实施例中，接收部分共有12条导线绕成，12对接口。

本发明实施例2公开了一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜的检测装置，包括传感薄膜1、高频交变信号源4、开关转换器5以及示波器6；其中，

所述高频交变信号源4与所述传感薄膜1的激励线圈层串联，所述传感薄膜1的接收线圈层通过所述开关转换器5与所述示波器6串联。

本发明实施例3公开了一种基于梯形线圈阵列柔性涡流传感薄膜的使用方法，如图9所示为使用柔性涡流传感薄膜监测孔边裂纹装置的示意图，具体步骤包括如下：

将柔性涡流传感薄膜1卷绕并粘贴在螺栓2上，接收线圈层应靠近待测件3，激励线圈层应靠近螺栓2，柔性涡流传感薄膜1引出15条导线，激励部分3对接口以串联的形式接入高频交变信号源4，交变电流频率设置为100kHz-15MHz，可根据传感薄膜中线圈数量选择合适的频率，接收部分9对引线通过连接开关转换器5接入示波器6中。

需要说明的是，柔性涡流传感薄膜的使用方法是基于涡流效应实现的，需待测件具有导电性。

使用流程可分为两个阶段：1、基准阶段，在孔边无损伤出现时，高频交变信号源4发送交流信号至柔性涡流传感薄膜1的激励部分，由于涡流效应，在接收部分各接收线圈上接收到感应电压，通过控制开关转换器5上各线圈对应的开关，在示波器6得到各接收线圈感应电压值，并记录为基准电压；2、对比阶段，实时监测时，高频交变信号源4发送交流信号至柔性涡流传感薄膜1的激励部分，由于涡流效应，可在接收部分各接收线圈上接收到感应电压，通过控制开关转换器5上各线圈对应的开关，在示波器6得到各接收线圈感应电压值，通过对比基准电压，可初步判断该待测件3是否出现裂纹；根据各交叉区域内接收线圈感应电压变化量大小，通过计算可精确识别裂纹出现的周向角度，判断径向、轴向的扩展程度。

图7为本发明中柔性涡流传感薄膜使用状态周向展开示意图，图中可以看出传感薄膜被分成了12个交叉区域，由于该图是沿周向展开，每一列交叉区域平分360°，即90°。在本实施例中，将待测件3左侧边界定义为0°，裂纹可在任意周向位置萌生，并沿径向和轴向扩展。

在本实施例中，裂纹所在的交叉区域内相邻线圈感应电压会明显变化，变化量的比值ΔU₁为同一交叉区域内第一线圈的感应电压变化量，ΔU₂为同一交叉区域内第二线圈的感应电压变化量；以图8中一个交叉区域为例，第一线圈为加粗部分线圈，第二线圈为不加粗部分。通过公式：

其中n为裂纹出现位置前交叉区域个数，可得出裂纹的周向角度；裂纹轴向扩展时，先引起裂纹所在的交叉区域内右侧线圈感应电压变化，后引起左侧线圈感应电压变化，因此进行初步判断裂纹长度，而后根据线圈感应电压变化量随着裂纹在该线圈监测区域内扩展时而线性增大的性质，来进行精确判断长度；裂纹径向扩展时，裂纹所在的交叉区域内线圈的感应电压变化量会随着径向扩展长度增加而增大，因此可以对裂纹的径向扩展程度进行判断。

如图8a所示为现有线圈形状示意图，图8b为本发明梯形线圈形状示意图，从图8a与图8b的对比中可以看出，接收线圈采用梯形线圈代替三角形线圈，增大了边角处的监测面积，解决了三角形线圈边角无法准确识别裂纹的周向位置和感应电压变化量不随裂纹扩展发生明显变化的缺陷，提高了柔性薄膜的周向识别能力和径向、轴向扩展跟踪能力。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。