专利名称：干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器的制作方法
技术领域：
干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器，属于电磁声学传感器技术领域，其作用是在被测试件中激励出扭转模态超声导波，对被测试件进行长度及缺陷的检测。该传感器的排线与镍带构成的黏结结构具有柔性可卷曲的物理性质，夹持装置及永磁体架均采用半圆形开合结构，易于拆装，适用于实际的工程检测。
技术背景现有的对钢索、高压输电线(非导磁材料)的检测方法有红外、涡流、磁粉、超声等方法。上述方法的缺陷是只能将传感器置于特定部位才能进行检测，而实际工况下很难实现。超声导波检测技术主要用于长度和缺陷的检测，可以在一点激励，实现一段长度范围内的检测。目前利用磁致伸缩传感器在具有螺旋表面的钢索、高压输电线等构件中激励扭转模态超声导波进行长度和缺陷检测的方法还未实现，并且由于结构复杂和体积、质量较大 等原因，在实际检测中存在安装不方便等局限性。专利申请号200710053532. I公布了一种基于磁致伸缩导波检测管道、斜拉索等构件缺陷的装置，但受其结构限制，不能稳固的安装于具螺旋表面结构的试件上，且对于非铁磁性材料，如高压输电线等不能进行长度和缺陷检测。因此，需要设计一种结构简洁，采用扭转模态导波对螺旋表面的钢索、高压输电线等构件进行检测，方便拆装的新型传感器。
发明内容本发明的目的是为了实现一种干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器，用于对具有螺旋表面的钢索、高压输电线(非导磁材料)等构件的检测，且该传感器安装和拆卸方便。为实现上述目的，本发明采取如下技术方案干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器，包括镍带2、排线3、夹持装置4、转动连接结构5、永磁体7、永磁体架6 ;永磁体7镶嵌于永磁体架6内的凹槽内；镍带2与排线3黏结，整体卷曲安装于被测试件I表面，其中镍带2靠近于被测试件I表面，排线3位于外侧；夹持装置4将镍带2和排线3夹紧干耦合于被测试件I表面；所述的被测试件I和镍带2均完全位于永磁体架6内，在被测试件I表面形成周向静磁场。所述的夹持装置4及永磁体架6均为两个半圆环形结构组成的开合结构，两个半圆环形结构的一端通过转动连接结构5连接，所述的半圆环形结构可绕所述的转动连接结构5转动控制加持装置4和永磁体架6的开合，夹持装置4的两个半圆环形的另一端通过螺栓8固定，使得夹持装置4与被测试件I同轴。松开螺栓8后，夹持装置4可从被测构件I表面拆除。永磁体架6内凹槽的数目为2 48个，永磁体7的数目也为2 48个。镍带2的长度L与被测试件试件I外径D之间的关系为L彡XD0本发明采用以上技术方案，使得该传感器可实现扭转模态磁致伸缩导波检测的功能，并且结构轻便，易于拆装，利用此传感器可对螺旋表面的钢索、高压输电线等构件的长度和缺陷进行检测。由于镍带2与排线3的黏结结构具有轻、薄和柔性可卷曲等物理性质，使得传感器质量更轻，夹持装置可让该传感器安装和拆卸方便，并使镍带2与被测试件I紧密而均匀地接触。
图I本发明的整体安装正式图；图2本发明的整体安装侧视图；图3本发明的镍带与排线黏结结构示意图；图4该传感器的安装示意图图5该传感器工作时，接收的超声导波回波信号；图中I、被测试件，2、镍带，3、排线，4、夹持装置，5、转动连接结构，6、永磁体架，7、永磁体，8、螺栓。
具体实施方式
如图I所示，干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器包括镍带2、排线3、夹持装置4、转动连接结构5 (磁铁架的旋转连接结构部分)、永磁体架6、永磁体7、，其中,镍带2与排线3通过硅胶黏结，黏结前将镍带做预弯曲处理，使其形成一个柔性的环状结构。镍带的长度L依据被测试件外径D进行设计制作，一般L < XD，由此镍带与排线的黏结结构可卷曲后，通过夹持装置4夹紧安装于钢绞线I表面。图2所示为干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器的整体安装侧视图。图3所示为本发明中的镍带与排线黏结结构示意图，该结构由镍带2与排线3通过硅胶黏结，黏结前将镍带做预弯曲处理，使其形成一个柔性的环状结构。镍带的长度L依据被测试件外径D进行设计制作，一般L < XD。结合本发明的内容提供一个实施例子。被测试件I为长度为2000mm、中心直杆直径为6. 3mm、外部6根螺旋杆直径为6. Omm的7芯钢绞线，干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器的安装示意图如图4所示。该传感器工作时，由环形排布的永磁体7提供静态偏置磁场对被测试件I进行磁化。排线3连接于适配器进行激励和接收信号。排线3作为激励线圈时，其中通入导波激励信号，在被测试件I中激励出扭转模态超声导波；排线3作为接收线圈时，被测试件I中不连续界面处(如缺陷，端面等)产生的反射回波，在接收线圈中引起的电压信号被传输至采集电路。图5为干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器工作时接收的典型信号，LI为激励信号，L2为左端面回波信号，L3为右端面回波信号，L4为左右端面叠加的回波信号，L5为左端面的二次回波信号。由此，利用干耦合扭转模态磁致伸缩传感器可有效检测7芯钢绞线中的不连续界面处(端面回波)的反射信号。被测试件I为钢绞线。
权利要求1.干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器，其特征在于其包括镍带(2)、排线(3)、夹持装置(4 )、转动连接结构(5 )、永磁体(7 )、永磁体架(6 );永磁体(7 )镶嵌于永磁体架(6 )内的凹槽内；镍带(2)与排线(3)黏结，整体卷曲安装于被测试件(I)表面，其中镍带(2)靠近于被测试件(I)表面，排线(3)位于外侧；夹持装置(4)将镍带(2)和排线(3)夹紧干耦合于被测试件(I)表面；所述的被测试件(I)和镍带(2)均完全位于永磁体架(6)内，在被测试件(I)表面形成周向静磁场。
2.根据权利要求I所述的干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器，其特征在于所述的夹持装置(4)及永磁体架(6)均为两个半圆环形结构组 成的开合结构，两个半圆环形结构的一端通过转动连接结构(5)连接，所述的半圆环形结构可绕所述的转动连接结构(5)转动控制加持装置(4)和永磁体架(6)的开合，夹持装置(4)的两个半圆环形的另一端通过螺栓(8)固定，使得夹持装置(4)与被测试件(I)同轴，松开螺栓(8)后，夹持装置(4)可从被测构件(I)表面拆除。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器，其特征在于永磁体架(6)内凹槽的数目为2 48个，永磁体(7)的数目也为2 48个。
4.根据权利要求I或权利要求2所述的干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器，其特征在于镍带(2)的长度L与被测试件试件(I)外径D之间的关系为L < XD。
专利摘要干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器，属于电磁声学传感器技术领域。其可安装于具有螺旋表面的钢索、高压输电线等构件上，在其中激励出扭转模态超声导波。干耦合式扭转模态磁致伸缩传感器包括镍带、排线、夹持装置、永磁体、永磁体架等。镍带与排线通过硅胶黏结后，可卷曲和干耦合于被测试件表面，经夹持装置施加预紧力后贴覆在被测试件表面，镶嵌于永磁体架内的永磁体在该结构中形成周向静态偏置磁场。本实用新型可方便的激励和接收扭转模态超声导波，检测出钢索、高压输电线等构件的长度和构件中的缺陷。
文档编号G01B17/02GK202562456SQ20122021033
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者吴斌, 高博, 刘秀成 申请人:北京工业大学