高温电涡流传感器感应探头的优化设计

为解决电涡流传感器探头在高温(600℃)环境中测量失效的问题,设计了一种感应探头结构,主要由低温共烧陶瓷基底和Ag线圈组成。首先分析涡流检测的原理和普通探头在高温下失效的原因,根据要求选择低温共烧陶瓷作为基底材料,为在一定区域内提高电感值将线圈设计为多层立体螺旋结构。通过电磁仿真和机械-热仿真确定线圈的形状、材料等,结合MATLAB遗传算法优化线圈线径、间距、匝数等参数。然后根据线圈设计参数,通过打孔、填孔、丝网印刷和层压烧结等工艺制作感应探头结构。最后测量线圈的几何参数和电磁特性,实验显示线圈线径的误差小于5%,自谐振频率达到1.8 MHz,工作频率下的空载品质因数大于30,具有较高的线性测量范围和灵敏度。