[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及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，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。

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分为压电传感器和磁致伸缩传感器两种，例如北京工业大学的吴斌、张易农等就发明了一种用于钢绞线超声导波检测的磁致伸缩传感器。但在实际检测中大多数使用两个传感器，一个用于激励，另一个用于接收。不论是从实验装置的数量、安装工序、检测信号的简洁程度等方面考虑，还是出于成本考虑，多数情况下希望能够减少传感器的个数，来满足工程要求。

发明内容

本发明的目的在于利用一个传感器来实现钢绞线中快速、准确、在役检测，提出了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。本发明中的传感器减少了实验装置的数量、安装工序，使检测信号简单明了、便于分析，进而降低了检测成本。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本发明包括鞍片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，每经过一个台阶漆包线便改变一次环绕方向；螺线管6的两端均设置有夹片2，夹片2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。所述传感器的螺线管6上所环绕的漆包线共有两层，即内层漆包线7和外层漆包线8，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。其中一层漆包线的两端与功率放大器相连，用于激励信号；另一层漆包线的两端与数字示波器相连，用于接收信号。

本发明采用了以上的技术方案，减少了实验装置的数量、安装工序，使检测信号简单明了、便于分析，进而降低了检测成本。

附图说明

图1本发明整体安装示意图；

图2螺线管6上两层线圈缠绕的示意图；

图3使用本发明在无损钢绞线中的接收信号；

图4使用本发明在包含有人工刻槽的钢绞线中的接收信号。

图中，1、钢绞线，2、夹片，3、鞍片，4、永磁体，5、轭铁，6、螺线管，7、内层漆包线，8、外层漆包线。

具体实施方式

结合本发明方法的内容提供一下实施例：

本实施例的结构如图1所示，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，每经过一个台阶漆包线便改变一次环绕方向。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。所述传感器的螺线管6上所环绕的漆包线共有两层，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。其中，内层漆包线7的两端与功率放大器相连，用于激励信号；外层漆包线8的两端与数字示波器相连，用于接收信号，如图2所示。

本实施例中钢绞线为7芯，公称直径17.80mm，中心钢丝直径为6.30mm，外围钢丝直径为6.00mm，中心钢丝与外围钢丝的中心间距R为6.15mm，捻距p为280mm，由公式S＝L(p²+(2πR)²)^0.5/p可以计算出单位长度钢绞线的外围钢丝S比中心钢丝L长约0.94％。钢绞线的密度为7843kg/m³，其纵波波速5990m/s，横波波速3233m/s。通过数值求解描述纵向超声导波传播特性的Pochhammer频散方程，可以得到，频率为140kHz的L(0，1)模态导波的理论相速度和群速度分别为5155m/s和5095m/s。

本实施例中的钢绞线试样总长为6000mm，传感器安装在距钢绞线左端面2000mm处。由函数发生器产生峰峰值为200mV的经Hanning窗调制的10个震荡周期的单音频信号，选择的频率为140kHz。激励信号经功率放大器进行功率放大，加载在传感器内层漆包线的两端，进而在钢绞线中激励出L(0，1)模态导波信号，该信号传播至钢绞线端面后会发生反射，然后被传感器外层漆包线接收，在数字示波器显示，并通过端口存储到计算机中。