[发明专利]一维球形颗粒链非线性孤波传感器

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。