[实用新型]一种采用多层绕线线圈的高性能磁致伸缩传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用多层绕线线圈的高性能磁致伸缩传感器，属于声学传感器技术领域，其作用是把传感器产生的电磁能通过钢绞线转换成机械能(声能)，并通过对机械能(声能)的分析来对钢绞线的预应力大小、缺陷有无等进行检测。该传感器不仅可以用于钢绞线的长距离检测，也可用于管道流体流量的无损在役测量。

背景技术

现今，对于钢绞线的预应力大小、缺陷有无等进行检测的传感器多为压电传感器，但此种传感器安装复杂，重复性较差，因此给实际检测带来了很多不便。北京工业大学的吴斌、张易农等发明了一种用于钢绞线超声导波检测的磁致伸缩传感器，安装简便且信号重复性好，但能量转换效率低，接收信号幅值低、信噪比差，限制了其检测范围和检测精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决了预应力钢绞线中施加的预应力.大小无法快速、准确、在役测量的缺陷，以及管道流体流量的无损在役测量，提出了一种采用多层绕线线圈的高性能磁致伸缩传感器。本实用新型中的传感器提高了检测信号的幅度及信噪比，进而增加了检测范围，提高了检测精度。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本实用新型包括激励端传感器和接收端传感器，激励端传感器包括鞍片、永磁铁、轭铁、以及套在钢绞线外表面的夹片和螺线管，螺线管外表上的两端及中间部分均设置有台阶，每两个台阶之间的部分都环绕有漆包线，每经过一个台阶漆包线便改变一次环绕方向。螺线管的两端均设置有夹片，夹片内表面形状与钢绞线外表面形状相适应并与钢绞线紧密接触。在夹片的外表面套有鞍片(当进行管道检测时可直接将鞍片套在管道外表面，无需夹片)，鞍片的外表面沿圆周方向均匀固定有三片永磁铁，轭铁与位于螺线管两端的、在钢绞线同一轴线方向上的两块永磁铁的外端面相连接；接收端传感器的结构与激励端传感器的上述结构相同，并与激励端传感器沿钢绞线的轴向并列布置。所述的激励端传感器和接收端传感器的螺线管上所环绕的漆包线为N层，N为大于等于2小于等于6的整数，层与层之间设置有绝缘层，每两个台阶之间部分的各层漆包线的环绕方向相同，各层环绕的漆包线之间采用并联或串联的方式进行连接，漆包线的两端与功率放大器相连。

本实用新型采用了以上的技术方案，使得传感器所接收到的检测信号的幅度有较大的提高，信号的信噪比得到比较明显的改善，进而增加了磁致伸缩传感器的有效检测范围并提高了检测精度。

附图说明

图1本实用新型整体安装示意图；

图2螺线管6上三层线圈缠绕的示意图；

图3不同层数线圈串并联激励时的接收信号对比，(a)单层线圈激励，(b)双层线圈并联激励，(c)三层线圈并联激励，(d)双层线圈串联激励，(e)三层线圈串联激励，(f)幅度比；

图4不同层数线圈串并联接收时的信号对比，(a)单层线圈接收，(b)双层线圈并联接收，(c)三层线圈并联接收，(d)双层线圈串联接收，(e)三层线圈串联接收，(f)幅度比；

图5激励接收传感器优化前后的接收信号对比，(a)单层线圈激励接收，(b)优化后激励接收。

图中，1、钢绞线或管道，2、夹片，3、鞍片，4、永磁体，5、轭铁，6、螺线管，7、漆包线。

具体实施方式

结合本实用新型方法的内容提供一下实施例：

本实施例的结构如图1所示，主要包括激励端传感器和接收端传感器，传感器主要包括有鞍片3、永磁铁4、轭铁5、以及套在钢绞线1外表面的夹片2和螺线管6，螺线管6外表上的两端及中间部分均设置有台阶，每两个台阶之间的部分都环绕有漆包线7，每经过一个台阶漆包线7便改变一次环绕方向，漆包线7的两端与信号发生器相连。螺线管6的两端均设置有夹片2，在夹片2的外表面套有鞍片3，鞍片3的外表面沿圆周方向均匀固定有三片永磁铁4，轭铁5与位于螺线管6两端的、在钢绞线1同一轴线方向上的两块永磁铁4的外端面相连接。螺线管6上所环绕的漆包线7共有三层，内层线圈的两端为711和712，中层线圈的两端为721和722，外层线圈的两端为731和732，层与层之间用黑色胶带相隔，每两个台阶之间部分的各层漆包线的环绕方向均相同，若将线圈端头712和721相连接，端头722和731相连接，再将激励电压加载在线圈端头711和732，即可实现三层线圈的串联连接。若将线圈端头711、721和731相连接，端头712、722和732相连接，再将激励电压加载在线圈端头711和712，即可实现三层线圈的并联连接，如图2所示。