[发明专利]用于小直径金属杆的扭转模态磁致伸缩传感器

说明书

技术领域：

用于小直径金属杆的扭转模态磁致伸缩传感器，属于电磁声学传感器技术领域。

背景技术：

目前的扭转模态超声导波磁致伸缩传感器大多应用于管道、钢索等一些大尺寸结构上，主要进行长度及缺陷检测，但都难以在直径小于10mm的金属杆中激励扭转模态超声导波。小直径金属杆的材料也不尽相同，例如铁、铜、铝、镍及各类合金材料等等。因此，需要发展一种结构简洁、拆装便捷的磁致伸缩传感器，用于在小直径金属杆中激励扭转模态超声导波。

发明内容：

本发明目的是实现小直径金属杆中扭转模态超声导波的激励，并基于扭转模态超声导波在液体中的衰减特性实现液体粘滞系数的测量。同时，该传感器可方便安装在小直径金属杆上并从其上拆除。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

将长度为L宽度为d的铁钴合金贴片按照M=L/d，M的取值范围为2～10的比例关系自身卷曲后通过环氧树脂胶粘贴于小直径金属杆表面，铁钴合金贴片的数量N的取值范围为1～50，N个铁钴合金贴片无间隙的排布于金属杆轴向；将感应线圈绕制在支撑套筒上；贴有铁钴合金贴片的小直径金属杆内插置入支撑套筒并与支撑套筒间保持间隙配合关系。BNC接口固定安装于保护外壳上并与感应线圈输入输出端口相连，以此来激励接收信号。

本发明采用以上技术方案，使得该传感器可实现在小直径金属杆中的扭转模态超声导波激励，并且结构简洁，易于拆装，可用于不同液体的粘滞系数测量。

附图说明：

图1本发明的内部结构剖面图；

图2本发明的铁钴合金贴片在小直径金属杆上的排布示意图；

图3本发明的整体结构示意图；

图4小直径金属杆中的检测信号波形；

图中：1、小直径金属杆，2、铁钴合金贴片，3、支撑套筒，4、感应线圈，5、保护外壳，6、BNC接口。

具体实施方式：

如图1所示,用于小直径金属杆的扭转模态磁致伸缩传感器内部结构由铁钴合金贴片2、支撑套筒3和感应线圈4三部分组成。经过偏置磁场磁化的铁钴合金贴片2与小直径金属杆1表面间填充环氧树脂胶以进行粘贴。感应线圈4绕制在支撑套筒3上；小直径金属杆1内插置于支撑套筒3内，并与支撑套筒3保持间隙配合关系。

图2所示为铁钴合金贴片2在直径为D的小直径金属杆1上的排布示意图，铁钴合金贴片2在粘贴于小直径金属杆1的表面前，需进行预弯曲处理，以形成柔性环状结构。单段铁钴合金贴片2的长度L等于小直径金属杆1的周长L=π×D；铁钴合金贴片2的长度L与宽度d的比值为M=L/d，M的取值范围为2～10；一般采用N个铁钴合金贴片2无间隙排布于小直径金属杆1轴向，数量N的取值范围为1～50。

图3所示为本发明的整体结构安装示意图，传感器的外部结构包括保护外壳5和BNC接口6两部分，其中保护外壳5用于保护传感器内部结构，BNC接口6用于与感应线圈输入输出端口连接，实现信号传输。

结合本发明内容提供一个实例。

图4为利用本发明在长600mm、直径4mm的小直径钢杆中接收的T(0,1)模态超声导波信号波形。传感器激励频率为128kHz，依据第一次端面回波T1与第二次端面回波T2的传播距离差△l和传播时间差△t计算的T(0,1)模态传播速度约为3255m/s，与理论计算的T(0,1)模态群速度值Vg=3260m/s接近，证明本发明可在小直径钢杆中激励扭转模态超声导波。