专利名称：一种超声波导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种换能器机构，基于磁致伸缩效应的超声导波换能器，是自动化技术领域 中的新型检测装置。
背景技术：
无损检测技术是现代エ业产品制造和使用过程中不可缺的检测手段之一，广泛应用于各种エ业领域。ー些形式较为特殊的结构，如管、板等，是无损检测中经常遇到的检测对象。这些大型结构的常规无损检测特别耗时，只因为探头需对所检结构逐点扫描。
发明内容本实用新型针对以上问题上述技术方案的缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供ー种检测距离长，操作简单，灵敏度高，适宜于旋转机械在线检测，而且不影响机械エ作，基于磁致伸缩效应的超声导波换能器。为达到以上目的，通过以下技术方案实现的一种超声波导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器，包括端盖、碟片弹簧、永磁铁、阻尼元件、超磁致伸縮元件、底座、螺线圈骨架、自润滑轴承、螺线圈；底座为圆柱形，底座底端外侧径向延伸有环状凸起，且前端中心部设有圆柱形凹槽；超磁致伸縮元件、阻尼元件和永磁铁为圆柱形，且直径与圆柱形凹槽直径相同；超磁致伸縮元件放置于圆柱形凹槽底端，阻尼元件放置于超磁致伸縮元件前端，且与超磁致伸縮元件前端面接触，永磁铁放置于阻尼元件前端，且与阻尼元件前端面接触；端盖通过螺纹与底座连接，且与底座形成直径与底座螺纹端直径相同的圆柱形空腔；碟片弹簧放置于永磁铁前端，且碟片弹簧小径端与永磁铁接触，大径端与端盖内表面接触；自润滑轴承套置在底座上且卡接在底座外侧环状凸起前端，自润滑轴承与底座为固定连接；螺线圈骨架套置在自润滑轴承上且为固定连接；螺线圈由套置在螺线圈骨架外侧的激励线圈，和套置在激励线圈外侧的检测线圈组成；激励线圈与螺线圈骨架为过盈配合；检测线圈与激励线圈为过盈配合；永磁铁、阻尼元件、超磁致伸縮元件和底座相互之间通过超声凝胶连接固定，底座的材质为聚甲基丙烯酸甲酯塑料，阻尼元件的材质为异丁烯橡胶，永磁铁为钕铁硼永磁体。由于采用了上述技术方案，本实用新型提供一种检测距离长，操作简单，灵敏度高，适宜于旋转机械在线检测，而且不影响机械工作，基于磁致伸缩效应的超声导波换能器。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图I为实用新型的剖面结构示意图。
具体实施方式
如图I所示的一种超声波导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器，包括端盖I、碟片弹簧2、永磁铁3、阻尼元件4、超磁致伸縮元件5、底座6、螺线圈骨架7、自润滑轴承8、螺线圈9 ;底座6为圆柱形，底座6底端外侧径向延伸有环状凸起，且前端中心部设有圆柱形凹槽10 ;超磁致伸縮元件5、阻尼元件4和永磁铁3为圆柱形，且直径与圆柱形凹槽10直径相同；超磁致伸縮元件5放置于圆柱形凹槽10底端通过超声凝胶固定与底座6固定，阻尼元件4放置于超磁致伸缩元件5前端,且与超磁致伸缩元件5前端面接触,永磁铁3放置于阻尼元件4前端，且与阻尼元件4前端面接触，上述各部件接触处都通过超声凝胶固定；端盖I通过螺纹与底座6连接，且与底座6形成直径与底座6螺纹端直径相同的圆柱形空腔；碟片弹簧2与端盖I构成ー个整体，碟片弹簧2放置于永磁铁3前端，且碟片弹簧2小径端与永磁铁3接触，大径端与端盖I内表面接触作为换能器的预紧机构；其中，碟片弹簧2作为预紧机构主要作用元件，具有较理想的预紧行程，不会增加执行器外型的长度；碟片弹簧2固定在端盖内表面1，与端盖I共同构成预紧机构，为内部的磁致伸縮元件5提供预紧力，同时能够固定内部元件；自润滑轴承8套置在底座6上且卡接在底座6外侧环状凸 起前端，自润滑轴承8与底座6为固定连接，螺线圈骨架7套置在自润滑轴承8上且为固定连接，螺线圈9套置在螺线圈骨架7上，进而能够保证底座6和螺线圈9之间有一定空隙，使得二者相互分离，进而使得螺线圈9固定不动，底座6旋转的目的得以实现；螺线圈9由套置在螺线圈骨架7外侧的激励线圈11，和套置在激励线圈外侧的检测线圈12组成，激励线圈11与螺线圈骨架7为过盈配合；检测线圈12与激励线圈11为过盈配合；在检测过转轴程中，底座6后端面紧贴旋转轴，能够随着被测旋转轴转动，但是螺线圈9能够进行固定，不用随着被测旋转轴转动，螺线圈9与底座6之间不用接线；然后给螺线圈9通电，电流脉冲通过螺线圈9可以形成圆形的磁场环绕在超磁致伸縮元件5周围，超磁致伸縮元件5在此激励下会发生形变，产生正磁致伸缩效应(正磁致伸缩效应是指铁磁性材料受磁场作用时，它的尺寸大小、形状会发生变化的效应)，这样超声导波就能够传导到被测旋转轴上进行检测，当遇到腐蚀、裂纹、破损等缺陷时，导波会以新的频率返回，作用到超磁致伸縮元件5上，进而超磁致伸縮元件5会产生逆磁致伸缩效应(磁致伸縮逆效应是指当铁磁物体在原有恒定磁场作用下，同时受外力作用发生形变瞬间会引起内部磁场发生变化的效应)，磁感应强度随之发生变化，而变化的磁感应強度必定引起接收线圈中的电压变化，根据法拉第电磁感应定律，就可以通过測量电压信号到达接收导波的目的。在上述过程中，激励和接收导波都是通过换能器在同一端实现，这样就达到了同端激励和接收导波信号的目的；采用上述技术方案，本实用新型检测距离长，操作简单，灵敏度高，适宜于旋转机械在线检测，而且不影响机械工作，大大缩减了无损检测所需要的时间。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上诉掲示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种超声波导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器，其特征在干包括端盖(I)、碟片弹簧(2)、永磁铁(3)、阻尼元件(4)、超磁致伸縮元件(5)、底座(6)、螺线圈骨架(7)、自润滑轴承(8)、螺线圈(9);所述的底座(6)为圆柱形，所述的底座(6)底端外侧径向延伸有环状凸起，且前端中心部设有圆柱形凹槽(10);所述的超磁致伸縮元件(5)、阻尼元件(4)和永磁铁(3)为圆柱形，且直径与所述的圆柱形凹槽(10)直径相同；所述的超磁致伸缩元件(5)放置于圆柱形凹槽(10)底端，所述的阻尼元件(4)放置于超磁致伸縮元件(5)前端，且与超磁致伸縮元件(5)前端面接触，所述的永磁铁(3)放置于阻尼元件(4)前端，且与阻尼元件(4)前端面接触；所述的端盖(I)通过螺纹与底座(6)连接，且与底座(6)形成直径与底座(6)螺纹端直径相同的圆柱形空腔；所述的碟片弹簧(2)放置于永磁铁(3)前端，且碟片弹簧(2)小径端与永磁铁(3)接触，大径端与端盖(I)内表面接触；所述的自润滑轴承(8)套置在底座(6)上且卡接在底座(6)外侧环状凸起前端，所述的自润滑轴承(8)与底座￠)为固定连接；所述的螺线圈骨架(7)套置在自润滑轴承(8)上且为固定连接；所述的螺线圈(9)由套置在螺线圈骨架(7)外侧的激励线圈(11)，和套置在 激励线圈(11)外侧的检测线圈(12)组成；所述的激励线圈(11)与螺线圈骨架(7)为过盈配合；所述的检测线圈(12)与激励线圈(11)为过盈配合。
2.根据权利要求I所述的ー种超声波导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器，其特征在于所述的永磁铁(3)、阻尼元件(4)、超磁致伸縮元件(5)和底座(6)相互之间通过超声凝胶连接固定。
3.根据权利要求I所述的ー种超声波导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器，其特征在于所述的底座(6)的材质为聚甲基丙烯酸甲酯塑料。
4.根据权利要求I所述的ー种超声波导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器，其特征在于所述的阻尼元件(4)的材质为异丁烯橡胶。
5.根据权利要求I所述的ー种超声波导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器，其特征在于所述的永磁铁(3)为钕铁硼永磁体。
专利摘要本实用新型公开了一种超声导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器，包括端盖、碟片弹簧、永磁铁、阻尼元件、磁致伸缩元件、底座、螺线圈骨架、自润滑轴承、螺线圈；以底座为基准，依次将磁致伸缩元件、阻尼元件和永磁铁固定在底座的圆柱形凹槽内，前端通过碟片弹簧与端盖形成的预紧机构预紧；采用上述结构的一种超声导波同端激励与接收的超磁致伸缩换能器使检测距离长，操作简单，灵敏度高，适宜于旋转机械在线检测，而且不影响机械工作，基于磁致伸缩效应的超声导波换能器。
文档编号G01N29/36GK202404071SQ20122000287
公开日2012年8月29日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者吴晶晶, 王晓煜, 谭晓东 申请人:大连交通大学