[发明专利]一种可调节磁致伸缩导波传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电力检测领域，尤其涉及对电站的受热面管的检测领域，具体的讲是一种对受热面管进行检测的可调节磁致伸缩导波传感器。

背景技术

电站需要使用大量的受热面管，这些管道工作于高温、高压状态下，容易出现各种裂纹缺陷，由其导致的爆管，严重影响管道的安全运行。对受热面管的检测主要采用逐点扫查的方法，如电磁法、常规超声法和射线检测法等，这些方法对受热面管的表面状况要求高，需要打磨特别处理，导致检测效率低，耗时费力，难以进行大批量的检查。同时受热面管空间分布紧凑，长度长，管道很多部位难以接近而无法进行检测，采用普通检验方法难以全面有效检查。因此需要设计一种用于受热面管检测的传感器，来满足受热面管检测的工程要求。

超声导波技术是一种新兴的无损检测新技术，其具有检测快速、高效的特点。纵向导波是管道中常被激励的导波模态。刘增华等在机械工程学报发表的《基于磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的试验研究》中设计并研制了适应于钢绞线磁致伸缩传感器，传感器使用了三个磁路对钢绞线提供偏置磁场，由套筒式螺线管线圈在钢绞线上产生交变磁场，偏置磁场和交变磁场的共同作用下，激励出了纵向导波。吴斌等发明的一种频率可调节的纵向模态磁致伸缩传感器，可对钢杆、钢索等波导结构进行缺陷检测。在钢杆、钢索等波导结构上的交变磁场是由传感器中的三段式的柔性印刷感应线圈提供的，解决了在现场应用时不存在端面的难题。

发明内容

现有的上述传感器设计思路对在管、杆和类管结构上激励纵向导波是有效的。利用材料的磁致伸缩效应激励纵向导波，是偏置磁场和交变磁场共同作用的结果，而磁致伸缩传感器的能量转换效率主要由偏置磁场强度决定。由永磁铁构建的磁路内在沿轴线方向的圆柱形波导上偏置磁场强度变化是均匀的，而现有的传统的磁致伸缩传感器都是将套筒式螺线管线圈或者三段式柔性印刷感应线圈布满整个磁路内，忽略了沿轴向方向上偏置磁场强度变化的影响。在现场对受热面管进行检测时，不能将套筒式螺线管线圈套入受热面管，需要使用柔性印刷感应线圈替代；再加上受热面管所处的工况的复杂条件，为使磁致伸缩传感器有相对较高的能量转换效率，且比较简易，需要设计一种用于受热面管检测，具有调节功能的磁致伸缩纵向导波传感器。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种可调节磁致伸缩导波传感器，包括四个磁回路和柔性印刷感应线圈，所述四个磁回路均布于受热面管圆周方向上，与所述受热面管构成闭合环状磁路，所述柔性印刷感应线圈至少一次缠绕于所述受热面管上；其中，每一磁回路包括轭铁、永磁铁和鞍铁，所述永磁铁设置于所述鞍铁上方，所述轭铁设置于所述永磁铁上方，所述鞍铁为拱形结构，其与所述永磁铁接触的表面的长度分别为所述永磁铁的宽度和所述轭铁的宽度的二倍；所述柔性印刷感应线圈的宽度为激励频率下激励纵向L（0，2）模态波长的一半，可在沿所述受热面管轴线方向上的磁回路内调节。

进一步地，在一实施例中，所述四个磁回路用于产生均匀变化的偏置磁场，每一磁回路包括一块轭铁、两块永磁铁以及两块鞍铁，所述两块永磁铁对应设置在所述两块鞍铁上方，所述轭铁对应设置在所述两块永磁铁上方，并与所述两块永磁铁的外侧一端对齐。

进一步地，在一实施例中，所述轭铁的长为130mm，宽为20mm，厚度为10mm；所述永磁铁的长为20mm，宽为20mm，厚度为10mm；所述鞍铁的与所述永磁铁接触的表面的长为40mm，宽为20mm。

进一步地，在一实施例中，所述柔性印刷感应线圈通过两端的连接器设置在所述受热面管上。

本发明实施例的可调节磁致伸缩导波传感器使用四个磁回路，在受热管周向截面上形成的偏置磁场更加均匀，对于激励轴对称纵向L(0,2)导波模态非常有利。通过改变柔性印刷感应线圈沿受热面管磁回路内的位置，可以接收激励信号能量较高及波包结构相对简单反射回波信号，以便信号分析及缺陷的定位，从而判别适合该受热面管的传感器结构位置关系，使得传感器能够对该受热面管进行非接触长距离检测，检测信号简单明了、便于分析，进而降低检测成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的可调节磁致伸缩导波传感器的结构示意图；