[发明专利]一维球形颗粒链非线性孤波传感器在审

专利信息
申请号: 201710790254.1 申请日: 2017-09-05
公开(公告)号: CN107505355A 公开(公告)日: 2017-12-22
发明(设计)人: 吴斌;李明智;王鹤萤;肖婷;刘秀成;何存富 申请(专利权)人: 北京工业大学
主分类号: G01N27/00 分类号: G01N27/00
代理公司: 北京思海天达知识产权代理有限公司11203 代理人: 沈波
地址: 100124 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 球形 颗粒 非线性 传感器
【权利要求书】:

1.一维球形颗粒链非线性孤波传感器,其特征在于:该传感器包括冲击颗粒(1)、球形颗粒链(2)、观察颗粒(3)、底座(5)、支架(6)、卡具(7)、不锈钢角码(8)、电磁阀(9)和导杆(10);一维球形颗粒链为核心部件,该核心部件由冲击颗粒(1)、球形颗粒链(2)与观察颗粒(3)组成;观察颗粒(3)作为检测与记录孤波信号的结构,由两个半球(16)与一个压电片(18)组成;导线(15)通过焊点(19)焊接到压电片(18)上,压电片(18)通过环氧树脂粘接到两个半球(16)中间;利用螺栓紧固支架(6)与底座(5);同时利用不锈钢角码(8)将两对卡具(7)连接在支架(6)上;电磁阀(9)通过末端螺纹与支架(6)连接;四根导杆(10)插入卡具(7)的方形槽(14)与底座(5)的沉孔(12)中;沉孔(12)支撑导杆(10)、方形槽(14)限制导杆的位移与旋转;当四根导杆(10)中心放入球形颗粒链(2)时,通过螺纹孔(13),利用螺栓调节4根导杆(10)的位置,能够保证球形颗粒链(2)中颗粒自由移动。

2.根据权利要求1所述的一维球形颗粒链非线性孤波传感器,其特征在于:四根导杆(10)贯穿卡具(7)的方形槽(14)并固定于底座(5)的沉孔(12)中;四根导杆(10)围束的通道内放置由多颗等直径实心球构成的一维球形颗粒链(2),一维球形颗粒链(2)与导杆间的接触力通过调节螺栓在螺纹孔(13)的位置进行细微调整;底座(5)中的通孔(11)直径小于一维球形颗粒链中颗粒球直径,以使末端颗粒不从通道滑出而与待测材料(4)表面接触。

3.根据权利要求1所述的一维球形颗粒链非线性孤波传感器,其特征在于:压电材料(18)通过环氧树脂夹装于两个半球(16)之间,两个半球(16)球心处加工凹槽,以便于压电材料(18)正反面的电极引线(15)焊接,电极引线外延至观察颗粒(3)外,与电压采集装置相连接。

4.根据权利要求1所述的一维球形颗粒链非线性孤波传感器,其特征在于:支架(6)与底座(5)通过螺栓紧固,卡具(7)通过不锈钢角码(8)与支架(6)相连接,电磁阀(9)通过末端螺纹与支架(6)连接;电磁阀(9)由供电直流电源的通断控制,断电时冲击颗粒(1)释放。

5.根据权利要求1所述的一维球形颗粒链非线性孤波传感器,其特征在于:实验中,底座(5)中设有通孔(11),通孔(11)使球形颗粒链(2)底端颗粒部分通过,保证球形颗粒链(2)与待测材料(4)接触;实验后,通孔(11)保证传感器离开待测材料(4)后,球形颗粒链(2)不发生掉落;将电磁阀(9)与电源接通,通过控制电流通断,控制冲击颗粒(1)的释放,保证每次实验中冲击颗粒(1)的提离距离一致。

6.一维球形颗粒链非线性孤波无损评价方法,冲击颗粒(1)由电磁阀(9)控制从固定高度处以自由落体方式冲击冲击颗粒(1)下方的一维球形颗粒链(2),此冲击过程形成沿一维球形颗粒链(2)中传播的非线性孤波,传播至观察颗粒(3)时,非线性孤波产生的位移将被内嵌于观察颗粒(3)中的压电材料(18)感知并以电压形式输出,称作入射孤波;当非线性孤波传播至一维球形颗粒链(2)的末端颗粒与待测材料(4)的界面时将产生反射,再次进入一维球形颗粒链(2),传播过程中再次被观察颗粒(3)中的压电材料(18)检测到,输出的电压信号称作反射孤波;利用反射孤波和入射孤波的飞行时间差或幅值比,对待测材料(4)的刚度或损伤进行无损评价。

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