[发明专利]一种扭转模态磁致伸缩阵列传感器

摘要

一种扭转模态磁致伸缩阵列传感器，属于超声无损检测领域。根据板中SH波振动模式与管道中扭转模态相类似的现象，提出了一种适用于管道布置和阵列的MPSA线圈，设计并研制一种扭转模态磁致伸缩阵列传感器，实现在管道中扭转模态的激励。通过试验验证了研制的扭转模态磁致伸缩阵列传感器在管道上激励T(0,1)模态，试验测试了该传感器的频率响应特性，使用该传感器快速有效检测出对合金钢管中缺陷位置，且定位精度较高，为进一步利用该传感器并结合相控阵原理，实现管道中缺陷二维成像奠定了基础。

主权项

一种扭转模态磁致伸缩阵列传感器，采用改进后平面螺线管阵列(Modified Planar Solenoid Array,MPSA)线圈的磁致伸缩传感器为阵列单元，其包括铷铁硼磁铁(1)，传感器外壳(2)，MPSA线圈(3)，镍带(4)；镍带(4)粘接或固定于检测管道外表面一周，铷铁硼磁铁(1)置于镍带(4)上且环向均匀布置管道外表面一周，传感器外壳(2)由多个相同单元组成，不同的传感器外壳(2)的组成单元的边缘设置凸块或凹槽，所述的凸块或凹槽互相拼接进行装配，环向均匀布置于管道一周；将线圈缠绕在传感器外壳(2)单元上分布的扇形台阶上，绕制成MPSA线圈(3)，铷铁硼磁铁(1)和MPSA线圈(3)沿管道周向依次分布；将所有传感器外壳(2)单元上缠绕的MPSA线圈(3)并联，保证不同传感器外壳(2)单元上缠绕的MPSA线圈(3)中的电流，在同一时刻方向一致，基于磁致伸缩效应，紧贴管道外表面布置的镍带(4)产生方向一致的剪切变形，并将这种剪切运动传递给管道，有效在管道中激励出扭转模态；传感器外壳(2)由4个相同单元组成，每个构成传感器外壳(2)的单元沿着管道的轴向分布数个等距扇形台阶，两侧分布有凸块和凹槽，将不同传感器外壳(2)单元环向连接，形成一个环形分布于管道的传感器；每个单元上分布的扇形台阶的个数能够根据实际检测管道直径调整。