[发明专利]一种阵列式全向型水平剪切模态磁致伸缩传感器

摘要

一种阵列式全向型水平剪切模态磁致伸缩传感器，本发明提出了一种集成在柔性电路板中双层扇形阵列式回折线圈结构，设计并研制一种阵列式全向型水平剪切模态磁致伸缩传感器。基于铁磁性材料镍的磁致伸缩效应，实现板结构中全向型水平剪切模态SH波的激励。通过试验验证了所研制的阵列式全向型水平剪切模态磁致伸缩传感器可在铝板中激励出单一的SH0模态导波，并验证了所研制的阵列式全向型水平剪切模态磁致伸缩传感器具有较好的频率响应特性。利用研制的阵列式全向型水平剪切模态磁致伸缩传感器及其阵列结合成像算法可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。

主权项

一种全向型水平剪切模态磁致伸缩传感器，包括支撑套(1)，铷铁硼磁铁(2)，柔性电路板中扇形阵列式回折线圈(3)，圆形镍片(4)；其特征在于：支撑套(1)包括四个相同的呈中心对称布置的扇形单元，每相邻两个单元间有一个扇形间隙；铷铁硼磁铁(2)置于支撑套(1)扇形阵列单元间的扇形间隙中，周向交替布置；柔性电路板中扇形阵列式回折线圈(3)置于安装铷铁硼磁铁(2)的支撑套(1)下端，扇形阵列式回折线圈的扇形间隙与磁铁一一对应；圆形镍片(4)粘接在铝板上，支撑套(1)、铷铁硼磁铁(2)和柔性电路板中扇形阵列式回折线圈(3)固定在圆形镍片(4)正上方；支撑套(1)包括四个相同的呈中心对称布置的扇形单元；扇形单元的中心角为θ1，厚为h1；所述的铷铁硼磁铁(2)横截面为扇形，沿扇形对称轴两侧极化；扇形的外半径r2与回折线圈扇形外半径相同，扇形张角为θ2，沿扇形径向长度为l2，厚度为h2；沿着圆形镍片(4)圆周方向交替分布，即相邻的两个铷铁硼磁铁(2)距离最近的侧表面磁极相反，在圆形镍片(4)表面附近产生环向分布静磁场；柔性电路板中扇形阵列式回折线圈(3)，采用双层布线方式，提高了传感器的性能；柔性电路板中扇形阵列式回折线圈(3)每层四个共八个扇形回折线圈；每个扇形回折线圈的中心角为θ3，扇形线圈的外径为D3，内径为d3，其相邻同向的两根导线间距为L3，等于设计的全向型水平剪切模态磁致伸缩传感器理论中心频率对应的半波长λ/2，理论中心频率fc＝Vp/2L3；柔性电路板中扇形阵列式回折线圈(3)中的扇形单元采用并联连接方式，提高了信号能量和信噪比。