[发明专利]一种弯曲模态导波传感器

权利要求书

1.一种弯曲模态导波传感器，用于在构件(1)中激励和/或接收特定周向阶数的弯曲模态导波，其特征在于，包括偶数N个沿构件(1)圆周方向均匀布置的磁化模块以及绕制在构件(1)周向的螺线管线圈(2)，其中：

所述偶数N个磁化模块连接成链状，用于在构件(1)中提供空间上交替变化的静态偏置磁场，所述磁化模块包括永久磁铁(5)、磁铁盒(3)和支撑板(4)，其中，所述磁铁盒(3)固定在支撑板(4)上，所述永久磁铁(5)安装于磁铁盒(3)内，该永久磁铁(5)正下方区域的静态偏置磁场沿构件(1)径向，相邻两个永久磁铁(5)间区域的静态偏置磁场沿构件(1)的圆周方向；

所述螺线管线圈(2)安装于磁化模块正下方，作为接收线圈和/或激励线圈，当螺线管线圈(2)作为接收线圈时，其用于感应磁场变化将构件(1)中的振动信号转换为电信号输出；当螺线管线圈(2)作为激励线圈时，其用于在构件(1)中形成沿圆周方向的涡流和轴向的交变磁场，所述永久磁铁(5)正下方区域中沿构件(1)径向的静态偏置磁场与圆周方向的涡流相互作用，在构件(1)中产生空间上交替变化的轴向交变洛伦兹力，所述相邻两个永久磁铁(5)间区域中沿构件(1)圆周方向的静态偏置磁场与轴向的交变磁场相互作用，在构件(1)中产生空间上交替变化的圆周方向交变磁致伸缩力；在所述轴向交变洛伦兹力与圆周方向交变磁致伸缩力的共同作用下，构件(1)中产生空间上交替变化的质点振动，质点振动在构件(1)圆周方向上的节点数和磁化模块的数目相同，并且与N/2阶弯曲模态导波的质点振动在圆周方向上的节点数相同，进而在构件(1)中形成周向阶数n为磁化模块数目一半的弯曲模态导波。

2.如权利要求1所述的弯曲模态导波传感器，其特征在于，所述弯曲模态导波传感器用于弯曲模态导波激励传感器和/或弯曲模态导波接收传感器，弯曲模态导波激励传感器和弯曲模态导波接收传感器中的磁化模块数目相同。

3.如权利要求1所述的弯曲模态导波传感器，其特征在于，一阶弯曲模态导波传感器由两个磁化模块和两个辅助支撑板构成封闭图形，二阶及以上弯曲模态导波传感器由周向阶数两倍的磁化模块构成封闭图形。

4.如权利要求1所述的弯曲模态导波传感器，其特征在于，所述永久磁铁(5)的极化方向沿构件(1)径向，并且相邻磁化模块中永久磁铁(5)的极化方向相反。

5.如权利要求1所述的弯曲模态导波传感器，其特征在于，所述螺线管线圈(2)由漆包线或扁平电缆沿构件(1)周向绕制而成。

6.如权利要求1所述的弯曲模态导波传感器，其特征在于，所述磁铁盒(3)由环氧树脂或尼龙材料制作而成，避免对螺线管线圈(2)造成损伤。

7.如权利要求1所述的弯曲模态导波传感器，其特征在于，所述支撑板(4)的材料为碳钢或工业纯铁时，构成闭合磁路，为铝合金或者环氧树脂时，构成开放磁路。

8.如权利要求1-7任一项所述的弯曲模态导波传感器，其特征在于，所述构件(1)为铁磁构件或非铁磁构件，当为非铁磁构件时，构件(1)表面用耦合剂(10)粘贴磁致伸缩带(9)，导波振动由磁致伸缩带(9)通过耦合剂(10)传递给构件(1)，在构件中形成弯曲模态导波。