(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111674218.1 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 西安热工 研究院有限公司 地址 710032 陕西省西安市碑林区兴庆路 136号 (72)发明人 李勇　刘福广　杨二娟　米紫昊　 王艳松　杨兰　刘刚　韩天鹏　 王博　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人 何会侠 (51)Int.Cl. G01N 22/02(2006.01) G01N 27/90(2021.01) G01R 1/18(2006.01)G01R 27/28(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种涡流辅助焊接金属板内部缺陷微波无 损检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种涡流辅助焊接金属板内 部缺陷微波无损检测方法， 1、 选择低频激励线 圈， 并且选 择适配的激励频率； 2、 进行CSR检测单 元设计； 3、 将低频激励线圈和CSR检测单元分别 放置在金属焊接板的上下表面； 4、 在金属焊接板 无缺陷位置处， 调整低频激励线圈、 CSR检测单元 和焊接金属板的最佳垂直距离， 使得CSR电磁结 构的谐振 频率峰值达到最大； 5、 将低频激励 线圈 固定， 在平行于焊接金属板的平面移动CSR检测 单元， 当发现CSR电磁结构谐振峰出现明显的频 偏， 表明检测位置处焊接金属板内部出现了缺 陷。 通过涡流辅助方法， 利用CSR电磁检测单元 感 知焊接金属板不同位置涡流电磁场的异同， 精确 定位焊接金属板深处的缺陷结构。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114264671 A 2022.04.01 CN 114264671 A 1.一种涡流辅助焊接金属板内部缺陷微波无损检测方法， 其特 征在于： 步骤如下： 步骤1： 根据测试要求， 选择低频激励线圈， 并且选择适配的激励频率， 使激励频率能够 在焊接金属板在深度大于2m m的区域产生恒定的涡流； 步骤2： 进行CSR检测单 元设计， 具体如下： 根据焊接金属板内部缺陷检测精度要求， 选择双面覆铜的微波PCB板材， 依据选定板材 的介电参数， 在三维电磁仿真软件HFS S中进行CSR检测单 元设计； 在CSR检测单元设计过程中， 首先， 利用三维电磁仿真软件HFSS进行基片集成波导谐振 腔设计， 依据选定PCB板材的介电参数和 板材厚度， 在PCB板材上设计出基片集成波导谐振 腔； 接着， 在基片集 成波导谐振腔上表面的中心 位置， 利用三 维电磁仿 真软件HFSS设计出满 足检测指标要求的CSR电磁结构， 该CSR电磁结构为分布在基片集成波导谐振腔上表 面的六 条螺旋缝隙结构； 基片集成波导谐振腔一端连接微带线， 微带线的另一侧为SMA连接头， 便 于和矢量网络分析仪连接； 步骤3： 为了便于测试以及减小低频激励线圈对CSR检测单元的电磁干扰， 将低频激励 线圈和CSR检测单 元分别放置在金属焊接 板的上下表面； 步骤4： 在金属焊接板无缺陷位置处， 调整低频激励线圈、 CSR检测单元和焊接金属板的 最佳垂直距离， 使得CSR电磁结构的谐振频率峰值达 到最大； 步骤5： 将低频激励线圈固定， 在平行于焊接金属板的平面移动CSR检测单元， 当发现 CSR电磁结构谐振峰出现明显的频偏， 表明检测位置处焊接金属板内部出现了缺陷。 2.根据权利要求1所述的一种涡流辅助焊接金属板内部缺陷微波无损检测方法， 其特 征在于： 在PCB板材 上设计出长15m m、 宽14.5m m、 高1.27m m的基片集成波导谐振腔。 3.根据权利要求1所述的一种涡流辅助焊接金属板内部缺陷微波无损检测方法， 其特 征在于： CSR电磁结构中， 螺旋缝隙宽度S为0.16mm、 缝隙间距g为0.18mm、 螺旋缝隙结构外径 R为2.67m m。 4.根据权利要求1所述的一种涡流辅助焊接金属板内部缺陷微波无损检测方法， 其特 征在于： 微带线宽度W 为1.5mm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114264671 A 2一种涡流辅助焊接金属板内部缺陷 微波无损检测方 法 技术领域 [0001]本发明属于焊接金属板内部缺陷检测技术领域， 具体涉及一种涡流辅助焊接金属 板内部缺陷微波无损检测方法。 背景技术 [0002]在交通、 航 空航天、 核能、 电力等诸多工程领域， 材料或机件的突然断裂， 在工程上 是普遍存在的现象。 疲劳断裂是其零件主要失效形式， 而这种 形式引起的裂纹往往没有明 显的变形， 不易察觉出来， 从而导致灾难性的事故， 造成巨大的经济损失和人员伤亡。 因此， 为了提前 得知裂纹， 避免不必要的损失， 有效、 可靠的无损检测技 术必不可少。 [0003]微波技术以其便捷、 高效等优点被广泛应用于金属材料缺陷的无损检测。 微波对 材料的无损检测特征和方法是由材料之 间相互作用特性所决定的， 电磁场透过金属表面进 入内部的深度主要由材料 的电导率和磁导率共同决定的， 由于趋肤深度的影响， 电磁场只 能检测其表面的缺陷， 而很难 对金属材 料深处的缺陷结构进行检测。 [0004]为了提高微波无损检测技术的检测能力， 本发明尝试一种涡流辅助的微波无损检 测方法， 实现焊接金属板材较深(>2m m)区域缺陷结构的检测。 发明内容 [0005]为了实现焊接金属板内部缺陷的微波无损检测， 本发明提供一种涡流辅助焊接金 属板内部缺陷微波 无损检测方法， 通过涡 流辅助方法， 利用CSR电磁检测单元感知焊接金属 板不同位置涡流电磁场的异同， 精确定位焊接金属板深处的缺陷结构。 [0006]为了达到上述目的， 本发明采用的技 术方案如下: [0007]一种涡流辅助焊接金属板内部缺陷微波无损检测方法， 步骤如下： [0008]步骤1： 根据测试要求， 选择低频激励线圈， 并且选择适配的激励频率， 使激励频率 能够在焊接金属板在深度大于2m m的区域产生恒定的涡流； [0009]步骤2： 进行CSR检测单 元设计， 具体如下： [0010]根据焊接金属板内部缺陷检测精度要求， 选择双面覆铜的微波PCB 板材， 依据选定 板材的介电参数， 在三维电磁仿真软件HFS S中进行CSR检测单 元设计； [0011]在CSR检测单元设计过程中， 首先， 利用三维电磁仿真软件HFSS进行基片 集成波导 谐振腔设计， 依据选定PCB板材的介电参数和板材厚度， 在PCB板材上设计出基片集成波导 谐振腔； 接着， 在基片集 成波导谐振腔上表面的中心 位置， 利用三 维电磁仿真软件HFSS设计 出满足检测指标要求的CSR电磁结构， 该CSR电磁结构为分布在基片集成波导谐振腔上表 面 的六条螺旋缝隙结构； 基片集成波导谐振腔一端连接微带线， 微带线的另一侧为SMA连接 头， 便于和矢量网络分析仪连接； [0012]步骤3： 为了便于测试以及减小低频激励线圈对CSR检测 单元的电磁干扰， 将低频 激励线圈和CSR检测单 元分别放置在金属焊接 板的上下表面； [0013]步骤4： 在金属焊接板无缺陷位置处， 调整低频激励线圈、 CSR检测单元和焊接金属说　明　书 1/3 页 3 CN 114264671 A 3