基于磁致伸缩效应的导波传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于磁致伸缩效应的导波传感器，可用于对构件进行无损检测，包括外壳(6)，波导管(8)，永久磁铁(4)，永久磁铁同轴容置在所述外壳(6)内，且与中空筒状的波导管(8)一端同轴贴合，还包括内管(5)以及内管压块(3)，位于内管(5)和外壳(6)之间的波导管(8)上具有相隔距离的激励线圈和接收线圈，对激励线圈通入交流电后，激励线圈产生交变磁场，该交变磁场与永久磁铁形成的偏置磁场共同作用使波导管(8)激发出超声导波，将所述超声导波传入被检测构件(16)以对被检测构件进行无损检测。本发明专利技术中通过波导管产生的超声导波进行检测，既可用于铁磁性材料也可用于非铁磁材料的检测。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于磁致伸缩效应的导波传感器，可用于对构件进行无损检测，包括外壳(6)，波导管(8)，永久磁铁(4)，永久磁铁同轴容置在所述外壳(6)内，且与中空筒状的波导管(8)一端同轴贴合，还包括内管(5)以及内管压块(3)，位于内管(5)和外壳(6)之间的波导管(8)上具有相隔距离的激励线圈和接收线圈，对激励线圈通入交流电后，激励线圈产生交变磁场，该交变磁场与永久磁铁形成的偏置磁场共同作用使波导管(8)激发出超声导波，将所述超声导波传入被检测构件(16)以对被检测构件进行无损检测。本专利技术中通过波导管产生的超声导波进行检测，既可用于铁磁性材料也可用于非铁磁材料的检测。【专利说明】基于磁致伸缩效应的导波传感器
本专利技术属于超声无损检测
，特别涉及一种基于磁致伸缩效应的导波传感 器。
技术介绍
相对于传统的超声波检测技术，超声导波具有传播距离远，检测速度快的特点，该 技术在大型构件，如在役管道和复合材料的无损检测中应用广泛。基于磁致伸缩效应的导 波无损检测技术的检测原理为：铁磁性构件在外磁场中被磁化时，其外型尺寸会发生变化， 即产生磁致伸缩应变，从而在构件内激发应力波，这种应力波实际上是结构导波，也是一种 弹性波。反过来，当构件中存在缺陷时其声阻将发生变化，从而引起导波的反射、透射等， 进而导致构件内磁感应强度发生变化，而变化的磁感应强度必定引起接收线圈中的电压变 化，通过测量电压信号即可检测出构件中是否存在腐蚀、裂纹等缺陷。 目前，在磁致伸缩导波检测中，为在被测构件中激励出导波，一方面采用适当 的磁路设计，以在被测构件中形成静态的轴向偏置磁场，另一方面同时利用缠绕在构 件上的线圈产生交变磁场，进而利用磁致伸缩效应在构件中激励出导波，如授权号为 200710119319. 6中国专利公开的一种钢绞线超声导波检测的磁致伸缩传感器，在与钢绞线 轴向平行的方向上安装有永磁铁和缠绕在钢绞线上的线圈，分别用于形成偏置磁场和交变 磁场，利用磁致伸缩效应激励出导波检测钢绞线中的缺陷。上述传感器存在结构复杂，体积 庞大的缺点，同时由于多磁路结构，磁场的均匀性差，容易产生噪声，并且上述传感器仅能 用于检测可被磁化的铁磁性构件。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于磁致伸缩效应的导 波传感器，其目的在于利用磁致伸缩效应首先在波导管中产生超声导波，然后将其传入被 测构件进行无损检测，由此弥补了传统磁致伸缩导波不能对非铁磁性构件检测的不足，同 时解决了换热管等端部外露构件难检测的技术问题。 为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于磁致伸缩效应的导波传感器，可用于对 构件进行无损检测，包括 外壳，该外壳呈中空筒状； 波导管，该波导管呈中空筒状，其一端置于所述外壳的中空腔内并与所述外壳相 固定，所述波导管另一端伸出所述外壳； 永久磁铁，其呈中空筒状，同轴容置在所述外壳内，且与中空筒状的波导管一端同 轴贴合； 内管，其为中心具有通孔的管状，所述内管的一段穿过所述永久磁铁的中空腔部 且端部伸出所述永久磁铁外，其另一段穿入所述波导管的中空腔部，其与所述永久磁铁的 中空腔部的内壁相接触，以支撑所述永久磁铁，防止其沿垂直于自身中心轴线的方向移 动； 内管压块，该内管压块为开有通孔的圆环状，其同轴套装在所述内管伸出永久磁 铁外的端部上，且与所述永久磁铁的端面紧密贴合，并与所述外壳相固定，可防止所述永 久磁铁沿轴向移动； 位于内管和外壳之间的波导管上绕有激励线圈和接收线圈，激励线圈包括内激励 线圈和外激励线圈，接受线圈包括内接受线圈和外接受线圈，内激励线圈和内接收线圈的 引线通过开设在所述内管壁上的壁孔进入所述内管中心通孔后引出，外激励线圈和外接收 线圈的引线通过开设在外壳内壁上的走线槽引出，对激励线圈通入交流电后，所述激励线 圈产生交变磁场，所述交变磁场与所述永久磁铁形成的偏置磁场共同作用使所述波导管产 生磁致伸缩应变从而激发出超声导波，将其传入被检测构件以对被检测构件进行无损检 测，带有构件信息的超声导波反射回来使所述波导管内磁感应强度变化，从而使所述波导 管上的接收线圈内产生带有检测信息的电信号，根据所述电信号可获得无损检测结果。 进一步的，所述激励线圈包括缠绕在所述波导管外壁的外激励线圈和缠绕在所述 内管外壁上的内激励线圈，所述内管外壁与所述波导管内壁之间相距仅能容置所述内激励 线圈的距离，以使缠绕在所述内管外壁的内激励线圈贴合在所述波导管内壁。 进一步的，所述接收线圈包括缠绕在所述波导管外壁的外接收线圈和缠绕在所述 内管外壁上的内接收线圈，所述内管外壁与所述波导管内壁之间相距仅能容置所述内接收 线圈的距离，以使缠绕在所述内管外壁的内接收线圈贴合在所述波导管内壁。 进一步的，所述内激励线圈与外激励线圈相串联，所述内接收线圈和外接收线圈 相串联。 进一步的，所述外壳远离波导管的端部固定有外端盖，所述外端盖上安装有激励 线圈插座和接收线圈插座，分别与激励线圈和接收线圈相连，以分别给所述激励线圈通入 交流电和将接收线圈上的带有检测信息的电信号引出。 进一步的，所述永久磁铁的极化方向与波导管轴线方向平行。 进一步的，所述波导管材料为纯铁或碳钢。 进一步的，所述外壳和内管材料均为塑料。 进一步的，所述外壳和内管材料均为尼龙或/和聚四氟乙烯。 总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有 益效果。 1.本专利技术利用永久磁铁的轴向磁场作为偏置磁场，波导管位于永久磁铁端部，由 于永久磁铁的轴向磁场均匀且方向一致，因而导波管中产生的导波模态单一纯净。 2.本专利技术中波导管内外表面均布置有激励线圈，使波导管的趋肤层具有内外两 层，其趋肤层厚度增大，在偏置磁场的作用下，产生超声波的能量也随之增大，使检测效率 和精确度提高。 3.本专利技术中通过波导管产生的超声导波进行检测，由于超声导波是一种声波，该 声波不仅可以在传统的铁磁性材料中传播还可以在非铁磁材料中传播，因此可以用于非铁 磁性构件的检测。 4.当使用本专利技术中导波传感器检测铁磁性构件时，由于波导管处于偏置磁场内， 具有磁性，可与铁磁性构件相互吸引，无须预紧力即可保证被检测构件与导波传感器紧密 贴合，方便检测。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例的基于磁致伸缩效应的导波传感器结构示意图； 图2为使用本专利技术实施例导波传感器检测被测构件的系统示意图； 图3为本专利技术实施例使用的低碳钢钢管的缺陷分布示意图； 图4为使用本专利技术实施例的导波传感器检测图3中钢管得到的信号波形图； 图5为使用本专利技术实施例的导波传感器检测无缺陷非铁磁性不锈钢钢管得到的 信号波形图。 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中： 1-激励线圈插座 2-外端盖 3-内管压块 4-永久磁铁 5-内管 6-外壳 7-端盖 8-波导管 9-内接收线圈 10-外接收线圈 11-内激励线圈12-外激励线圈 13-接收线圈插座14-导波传感器15-耦合剂 16-被检测构件 17-本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于磁致伸缩效应的导波传感器，可用于对构件进行无损检测，其特征在于，包括外壳(6)，该外壳呈中空筒状；波导管(8)，该波导管呈中空筒状，其一端置于所述外壳(6)的中空腔内并与所述外壳相固定，所述波导管另一端伸出所述外壳；永久磁铁(4)，其呈中空筒状，同轴容置在所述外壳(6)内，且与中空筒状的波导管(8)一端同轴贴合；内管(5)，其为中心具有通孔的管状，所述内管的一段穿过所述永久磁铁(4)的中空腔部且端部伸出所述永久磁铁外，其另一段穿入所述波导管(8)的中空腔部，其与所述永久磁铁的中空腔部的内壁相接触，以支撑所述永久磁铁，防止其沿垂直于自身中心轴线的方向移动；内管压块(3)，该内管压块为开有通孔的圆环状，其同轴套装在所述内管(5)伸出永久磁铁(4)外的端部上，且与所述永久磁铁的端面紧密贴合，并与所述外壳(6)相固定，可防止所述永久磁铁沿轴向移动；位于内管(5)和外壳(6)之间的波导管上具有相隔距离的激励线圈和接收线圈，对激励线圈通入交流电后，所述激励线圈产生交变磁场，所述交变磁场与所述永久磁铁形成的偏置磁场共同作用使所述波导管(8)产生磁致伸缩应变从而激发出超声导波，将其传入被检测构件(16)以对被检测构件进行无损检测，带有构件信息的超声导波反射回来使所述波导管内磁感应强度变化，从而使所述波导管上的接收线圈内产生带有检测信息的电信号，根据所述电信号可获得无损检测结果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武新军，丁秀莉，孙鹏飞，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42