[发明专利]一种扭转模态导波传感器

说明书

本发明属于无损检测相关技术领域，其公开了一种扭转模态导波传感器，该导波传感器包括传感器外壳、换能器件及锁紧组件，该传感器外壳包括第一弧形板及第二弧形板，该第一弧形板与该第二弧形板为相同的半圆形弧形板，且该第一弧形板的一端与该第二弧形板的一端之间形成活动链接；该锁紧组件设置在该传感器外壳上，该第一弧形板通过该锁紧组件可分离地连接于该第二弧形板，以使得该传感器外壳处于活动状态或者锁紧状态；该换能器件包括高饱和磁致伸缩带和多匝线圈，其设置在传感器外壳的内侧，通过将一个激励源信号加入到多匝线圈，使得高饱和磁致伸缩带产生振动，进而在待测构件中激励出扭转模态导波。本发明结构简单，不需偏置磁场，安装方便。

技术领域

本发明属于无损检测相关技术领域，更具体地，涉及一种扭转模态导波传感器。

背景技术

管道、铁丝绳等构件在各个行业领域中都有着广泛地使用，但由于外部环境的作用，构件在结构上易出现损伤，因此，需要对构件进行定期检测。现有的无损检测技术中，导波检测技术具有单点激励即可完成长距离检测、不可达区域检测、构件横截面损伤100％检测等优势。

目前，用于构件检测的导波传感器主要有压电式、洛伦兹力式和磁致伸缩式，其中磁致伸缩式导波传感器具有易于制作、成本较低、便于安装等优点，应用较为广泛。常用的磁致伸缩导波传感器分为接触式和非接触式两种类型，其中接触式的耦合效率高、检测灵敏度好；扭转模态导波在构件中仅存在切向位移，适用于带包覆层和充液构件的检测，所以接触式扭转模态磁致伸缩导波传感器具有广阔的应用前景。但是目前接触式扭转模态导波传感器多采用预磁化的磁致伸缩带来提供偏置磁场，易退磁，检测信号不稳定。相应地，本领域存在着发展一种无需偏置磁场的扭转模态导波传感器的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种扭转模态导波传感器，其基于现有的导波传感器的工作特点，研究及设计了一种无需偏置磁场且成本较低的扭转模态导波传感器。所述导波传感器作为激励传感器时，其基于磁致伸缩效应，利用与高饱和磁致伸缩带带长方向成45°角斜向绕制的多匝线圈，在高饱和磁致伸缩带中产生斜向交变磁场，引起磁致伸缩应变，进而在构件中激励出扭转模态导波；该导波传感器作为接收传感器时，基于磁致伸缩逆效应，实现了扭转模态的接收。由此该导波传感器无需以预磁化、永磁磁化或者直流磁化的方式提供静态偏置磁场，只需要在斜向设置的多匝线圈中通入交流电信号，结构简单，安装方便，易于现场检测。

为实现上述目的，本发明提供了一种扭转模态导波传感器，所述导波传感器包括传感器外壳、换能器件及锁紧组件，所述传感器外壳包括第一弧形板及第二弧形板，所述第一弧形板与所述第二弧形板为相同的半圆形弧形板，且所述第一弧形板的一端与所述第二弧形板的一端之间形成活动链接；所述锁紧组件设置在所述传感器外壳上，所述第一弧形板通过所述锁紧组件可分离地连接于所述第二弧形板，以使得所述传感器外壳处于活动状态或者锁紧状态；

所述换能器件设置在所述传感器外壳的内侧，通过将一个激励源信号加入到所述换能器件，使得所述换能器件产生振动，进而在待测构件中激励出扭转模态导波。

进一步地，所述第一弧形板开设有第一弧形槽，所述第二弧形板开设有与所述第一弧形槽相连通的第二弧形槽，所述第一弧形槽与所述第二弧形槽内分别设置有粘合剂，所述换能器件通过所述粘合剂设置在所述传感器外壳的内侧。

进一步地，所述粘合剂的形状及尺寸与所述第二弧形槽的形状及尺寸相对应；所述第一弧形槽与所述第二弧形槽相同。

进一步地，所述换能器件包括多匝线圈及高饱和磁致伸缩带，所述多匝线圈沿与所述高饱和磁致伸缩带的长度方向呈45°夹角斜向绕制在所述高饱和磁致伸缩带上。

进一步地，所述扭转模态导波传感器还包括接头，所述接头的一端穿过所述传感器外壳后连接于所述换能器件引出的两条导线，另一端用于外接激励信号源。