电涡流传感器探头线圈的结构设计

电涡流传感器是基于涡流互感效应，可实现被测对象内部缺陷与微量位移的高精度检测的传感设备，因具有非接触测量、频响宽、抗干扰能力强等显著优势，广泛应用于设备无损检测、在线状态监测等重要领域。然而，伴随当今检测领域的不断拓展与检测要求的急剧提升，常规电涡流检测技术不适用于微小缺陷检测。近几年依靠微机电系统（MEMS）和柔性制造工艺，可以制造出结构形式灵活多样的电涡流传感器探头，能够实现电涡流传感器探头的小型化、阵列化和柔性化，具有高灵敏度、高信噪比、响应快速等特点。阵列探头已成为当前涡流检测技术研究的一个难点和热点。

在涡流检测中，阵列探头的性能决定涡流检测结果，阵列探头的电参数直接影响涡流检测的线性度和灵敏度等参数。传统涡流传感器探头，多采用绕线法制作，有着丰富的经验公式。为实现更高的检测精度，缩小阵列探头线圈单元尺寸，常使用平面螺旋线圈。但是平面线圈电感较低，只有在较高的工作频率才能达到理想的品质因数Q值，为了获得更好的性能，采用双层平面螺旋线圈互联结构，但是此结构缺少电参数经验计算公式。本文采用解析法，对双层平面螺旋线圈的电感、电阻、品质因数等电参数进行计算，有效缩短了数值计算时间，可以提高电涡流传感器探头设计的效率，对于电涡流传感器探头线圈结构的设计具有重要的指导意义。

审核编辑：汤梓红