[实用新型]一种用于圆钢缺陷检测的磁致伸缩传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于超声导波无损检测领域，具体涉及利用磁致伸缩效应激励并接收纵向超声导波，以用于圆钢类的铁磁性圆杆结构如接地圆钢地线、锚杆、拉线棒等的缺陷检测。

背景技术

现今，对于圆钢等铁磁性圆杆结构部件的缺陷检测所采用的仪器多为压电式传感器，此种传感器在使用时需要将被检对象端面打磨平整、光滑，一般需要专门的夹具将压电传感器紧定在端面位置，并且检测过程中需要在端面涂抹耦合剂，给实际检测带来很多不便。

还有采用磁致伸缩传感器，磁致伸缩传感器由于其非接触、无需耦合剂，并且不需要借助端面进行检测，在圆钢等铁磁性圆杆结构部件的检测中具有广阔的应用前景。

磁致伸缩效应是指铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸会伸长、或缩短，去掉外磁场后，又恢复原来的长度的现象。对铁磁性材料施加适当的交变磁场，利用磁致伸缩效应可以产生超声波。超声波在介质中的不连续交界面上会产生多次往复反射，进而产生复杂的干涉和几何弥散从而形成超声导波。相反的，铁磁性材料的机械变形会使磁场发生变化，引起磁场中的线圈产生感应电流，这种现象叫做磁致伸缩逆效应。利用铁磁性材料这种磁力换能效应可以对圆钢的缺陷位置及缺陷大小进行超声波检测。基于磁致伸缩效应的超声导波检测方法具有如下优点：检测范围大、无需耦合、非接触式检测，且检测精度高，并适应高温腐蚀等恶劣环境下的在线检测与长期状态监测。此外，低频超声导波传播速度很快，可以沿圆钢轴向传播数十米甚至上百米。由于传感器的性能直接影响到检测信号的优劣，因此，国内众多学者对磁致伸缩传感器进行了深入的研究，例如：

中国申请号200710119319.6，申请日2007-07-20，名称为<<一种用于钢绞线超声导波检测的磁致伸缩传感器>>的专利，中国申请号200910083735.4，申请日2009-05-08，名称为<<一种采用多层绕线线圈的高性能磁致伸缩传感器>>的专利，以及中国申请号201020218119.3，申请日2010-05-28，名称为<<基于一发一收法的用于钢绞线检测的单体磁致伸缩传感器>>的专利。上述专利的磁致伸缩传感器结构差别不大，磁路构成基本相同，具有成本低、检测时重复性好等优点，但能量转化相率低，此外，装配时鞍片、磁铁、轭铁等需要单独安装，操作不便，整体性差。而且，上述专利没有考虑闭合磁路数量及磁体数量对磁致伸缩传感器性能的影响。再者，上述专利的磁致伸缩传感器中的磁体绕圆周吸附于被测工件钢绞线同一高度处，它们与钢绞线相距较近且它们同极对，当加大磁体的磁力时，磁体之间会互相干扰，所以上述专利中的磁致伸缩传感器的结构其实对其磁体的磁场强度有一定的限制，这种限制，致使在将上述专利的磁致伸缩传感器应用于大直径的圆钢时，往往由于无法提供足够的能量，而无法完成检测。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可以应用于圆钢等铁磁性圆杆结构部件的缺陷检测、且安装方便整体性好的磁致伸缩传感器。本实用新型是在磁致伸缩传感器的理论基础上，研制出的一种用于圆钢等铁磁性圆杆结构部件的缺陷检测的纵向超声导波磁致伸缩传感器，利用磁致伸缩效应，在圆钢中激励并接收单一模态的L模态纵向导波, 利用缺陷回波判断腐蚀位置及腐蚀程度。

为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于圆钢缺陷检测的磁致伸缩传感器，包括若干个磁回路组件，所述磁回路组件沿圆钢的轴线方向绕圆周均匀设置，与所述圆钢构成闭合环状磁路；

还包括线圈，所述线圈套装在所述圆钢上且处于磁回路组件与圆钢之间，每隔一段距离形成一个分段区，每经过一个分段区线圈绕向改变一次；

其特征在于，所述磁回路组件包括永磁体阵列和两个磁路元件，所述磁路元件呈L型，两个磁路元件一端相对并通过所述永磁体阵列连为一体，另一端皆与圆钢的外表面垂直相连，底部为与所述圆钢的外表面相适配的内凹的弧面，所述永磁体阵列由若干块永磁体构成，且各块磁场方向相同且均平行于所述圆钢的轴线方向。

本实用新型将永磁体置于磁回路组件中部，且磁极方向与圆钢的轴线方向平行，所以可以采用磁性较强的永磁体阵列。现有技术的磁回路组件的吸附力一般只有3Kg左右，本实用新型的采用了永磁体阵列的磁回路组件的吸附力可到10Kg左右，增大了磁体的磁场强度，提高了磁致伸缩传感器的能量转换效率，进而提高了磁致伸缩传感器的检测范围，使其能适应较大直径的圆钢等铁磁性圆杆结构部件的缺陷检测。