[发明专利]一种柔性贴片式磁致伸缩导波传感器

说明书

本发明公开了一种柔性贴片式磁致伸缩导波传感器，它是由环形偏置磁场线圈、环形收发一体信号线圈、圆形磁致伸缩贴片、信号连接线和表面保护膜组成，传感器整体呈圆形柔性薄膜结构。将传感器直接胶粘于被检结构表面，通过分别在偏置磁场线圈和信号收发线圈中通入矩形脉冲电流和射频脉冲电流，从而在圆形磁致伸缩贴片中感应径向的准静态强偏置磁场和高频动态磁场，基于磁致伸缩效应激发和接收沿传感器径向传播的单模态超声导波。本发明柔性贴片式磁致伸缩导波传感器不但轻薄、柔性，易于在曲面结构上进行粘贴，还可实现单模态超声导波激发、接收，且具有转化效率高和功耗低等优点，从而大幅度提高超声导波对薄壁结构的检测能力。

技术领域

本发明涉及一种用于结构健康监检测的超声导波传感器，具体涉及一种柔性贴片式磁致伸缩导波传感器，可用于曲面薄壁结构的大范围健康监检测。

背景技术

薄壁结构广泛应用于航空航天、燃料储存等工业领域，在使用过程中由于高温、高压和化学侵蚀等恶劣的工况，在使用过程中，壁面容易产生腐蚀和裂纹等各类缺陷，对其完整性进行检测，对保证其可靠性，减少事故发生具有重要意义。超声导波技术作为近几年新兴的无损检测技术，可以在小区域激励的情况下实现大范围、长距离的快速检测，具有设备简单、携带方便和检测精度高等特点，在结构健康监检测中具有非常大的应用前景。

压电片作为目前用于结构健康监检测的主要超声导波传感器具有体积小、重量轻、转化效率高和功耗低等优点，但压电片超声导波传感器存在多模态、频散、信号复杂，导致检测信噪比低和缺陷识别困难等问题。贴片式磁致伸缩超声导波传感器作为一种新型超声导波传感器，其显著优点是可在被测结构中选择性激发S₀或SH₀等非频散单模态导波，且转化效率高，大幅度降低了导波检测中信号分析的复杂度，提高缺陷的识别能力。但现有贴片式磁致伸缩超声导波传感器采用磁铁加信号激励-接收线圈加磁致伸缩贴片的结构，传感器体积和重量大、结构呈刚性，很难满足结构健康监检测技术中对传感器体积和重量等的要求，且对于曲面结构，其更无法适用。

为解决上述问题，本发明提出一种用于结构健康监检测的柔性贴片式磁致伸缩导波传感器，该传感器由双层线圈和磁致伸缩贴片构成，传感器整体呈圆形柔性多层薄膜结构。通过分别在偏置磁场线圈和信号收发线圈中通入矩形脉冲电流和射频脉冲电流，从而在圆形磁致伸缩贴片中感应径向的准静态强偏置磁场和高频动态磁场，基于磁致伸缩效应激发和接收沿传感器径向传播的单模态超声导波。因此本发明柔性贴片式磁致伸缩导波传感器不但轻薄、柔性，易于在曲面结构上进行粘贴，还可实现单模态超声导波检测，且还具有转化效率高和功耗低等优点，从而大幅度提高超声导波对曲面薄壁结构的检测能力。

发明内容

本发明目的在于提供一种体积小、重量轻、转化效率高和低功耗的柔性贴片式磁致伸缩超声导波传感器，易于在曲面结构上粘贴，用于对曲面薄壁结构的大范围健康监测。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性贴片式磁致伸缩导波传感器，该传感器从下到上依次为圆形磁致伸缩贴片3、环形信号收发线圈2、环形偏置磁场线圈1和表面保护层11，整体呈圆形柔性四层薄膜结构，层与层之间通过粘接而成，易于在曲面被测结构上粘贴；环形偏置磁场线圈1和环形信号收发线圈2分别与环形偏置磁场线圈连接导线4和环形信号收发线圈连接导线5相连接；