一种全向性的兰姆波磁致伸缩传感器的制造方法
【专利摘要】一种全向性的兰姆波磁致伸缩传感器，属于超声导波无损检测领域。该传感器包括PCB线圈、圆柱状铷铁硼磁铁、圆形镍片，将设计的传感器中圆形镍片粘贴在待测板结构表面，PCB线圈和圆柱状铷铁硼磁铁依次置于圆形镍片正上方，基于铁磁性材料镍片磁致伸缩效应，圆形镍片产生变形，并将这种变形传递给板结构，实现了在板结构中激励出全向性兰姆波。本发明的全向性的兰姆波磁致伸缩传感器在具有较好的全向性。利用全向性的兰姆波磁致伸缩传感器及其阵列结合成像算法可以实现对板结构的大范围、高效率的缺陷成像，在板结构健康监测和无损评价领域，具有极大的应用价值和潜力。
【专利说明】一种全向性的兰姆波磁致伸缩传感器
【技术领域】
[0001]本发明为一种全向性的兰姆波磁致伸缩传感器，属于超声无损检测领域，可在板结构中激励全向性兰姆波。
【背景技术】
[0002]随着电磁超声技术诸多优势的日益彰显，该技术已成为国内的一个研究热点，电磁超声传感器(Electromagnetic Acoustic Transducer, EMAT)作为该技术核心装置,利用电磁耦合产生超声波，可在高温环境下检测。电磁超声传感器EMAT结构主要包括线圈、磁铁和待测试件三部分，制作简单，成本低廉，表面非接触、无需加入声耦合剂等优点，而且结构可设计性很高，改变线圈和磁铁的组合形式，可以激发多种类型的超声导波，如表面波、兰姆波、水平剪切波等。
[0003]电磁超声传感器EMAT有两种工作机制，一种基于洛伦兹力，当载有交变激励电流的线圈靠近被测金属表面时，将在金属内感应出涡流，若此时存在一个静态偏置磁场，由于洛伦兹机制将在金属中产生交变的作用力，这种变化的力将激发出超声波，如基于洛伦兹力机制的全向性兰姆波传感器；一种基于磁致伸缩效应，仅适用铁磁质或磁性材料的检测，由于磁场的交变作用使磁性材料体积发生变化，从而形成材料内部的振动，并最终以超声波形式将振动向外传播，而且，同一个EMAT为一个可逆传感器，可用来接收超声波。目前，基于磁致伸缩效应，在板结构中激励出全向性的兰姆波传感器鲜见报道。
【发明内容】
[0004]本发明旨 在设计一种全向性的兰姆波磁致伸缩传感器，在360°方向上具有相同的指向性，其性能要优 于窄带和无指向性的传感器，利用这种全向性传感器及其阵列结合成像算法能够实现对板结构的大范围、高效率的结构健康监测和无损评价(StructuralHealth Monitoring, SHM&Nondestructive Evaluation, NDE)。
[0005]为了实现上述目的，设计一种能激励全向性的兰姆波磁致伸缩传感器，本发明采用如下设计方案:
[0006]全向性的兰姆波磁致伸缩传感器，包括印刷电路板PCB线圈1，圆柱状铷铁硼磁铁2，圆形镍片3，其特征在于:所述的PCB线圈1，圆柱状铷铁硼磁铁2，圆形镍片3，三者形心在垂直方向重合，PCB线圈I置于圆形镍片3上表面，圆柱状铷铁硼磁铁2置于距离PCB线圈I正上方一定高度。
[0007]所述的PCB线圈I成环形的双层螺旋型布线，也可布置多层。
[0008]所述的圆柱状铷铁硼磁铁2提离距离即圆柱状铷铁硼磁铁2的底面到PCB线圈I表面的距离范围为5mm-15mm。
[0009]所述的圆形镍片3外径为D，则
【权利要求】
1.一种全向性的兰姆波磁致伸缩传感器，包括印刷电路板PCB线圈1，圆柱状铷铁硼磁铁2，圆形镍片3，其特征在于:所述的PCB线圈1，圆柱状铷铁硼磁铁2，圆形镍片3，三者形心在垂直方向上重合，PCB线圈I置于圆形镍片3上表面，圆柱状铷铁硼磁铁2置于距离PCB线圈I正上方一定高度。
2.如权利要求1所述的全向性的兰姆波磁致伸缩传感器，其特征在于:PCB线圈I成环形的双层螺旋型布线，也可布置多层。
3.如权利要求1所述的全向性的兰姆波磁致伸缩传感器，其特征在于:圆柱状铷铁硼磁铁2提离距离即圆柱状铷铁硼磁铁2的底面到PCB线圈I表面的距离范围为5mm-15mm。
4.如权利要求1所述的全向性的兰姆波磁致伸缩传感器，其特征在于:圆形镍片3外径为D，则A ，且λ =Vp/f。，λ、Vp分别为设计的全向性的兰姆波磁致伸缩传感器理论中心频率f。对应产生兰姆波的波长和相速度。
【文档编号】G01N29/34GK103837605SQ201410065871
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】刘增华, 樊军伟, 何存富, 吴斌 申请人:北京工业大学