小姐推油

  • 服務熱線0535-6936196

    縱向導波磁致伸縮傳感器信號檢測的實驗研究

    來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2020-11-23 10:30

      

           基于磁致伸縮效應導波無損檢測技術是一種新興的數字化無損檢測新技術 ,由于導波具有傳播距離遠、速度快和可檢測整個壁厚等優點 ,因此在鐵磁性材料特別是管道的無損檢測中有著巨大的應用潛力 ,近年來引起了國內外學者的關注和研究 . 傳感器是該技術中的重要組成部分 ,導波的激勵以及導波信號的檢測都是利用磁致伸縮傳感器完成的 ,本文通過對鋼管進行缺陷檢測實驗分析了激勵縱向導波的磁致伸縮傳感器.
    1  傳感器基本原理
           鐵磁體在外磁場中被磁化時 ,其外型尺寸會發生變化 ,即產生磁致伸縮應變 ,從而在鐵磁體內激發應力波 ,亦可稱為彈性導波. 反過來 ,鐵磁體在受到磁致伸縮的激勵力的作用下 ,其磁性將發生變化 ,即導致鐵磁體的磁導率或磁阻的變化 ,從而引起導波的反射、透射等. 導波在傳播過程中 ,鐵磁體內各部分均發生變化 ,與此相應 ,其磁導率也將發生變化 ,它反過來使波的傳播特性也發生變化 ,把這種影響稱為應變效應 ,進而導致鐵磁體內磁感應強度發生變化 ,根據法拉第電磁感應定律 ,所變化的磁感應強度必定引起接收線圈中的電壓變化 ,通過測量電壓信號 —導波的反射情況 ,即可檢測出鐵磁體構件中是否存在腐蝕、裂紋、破損等缺陷. 這就是磁致伸縮效應在無損檢測中應用的機理. 導波的激勵、導波信號檢測以及鐵磁體的磁化通過磁致伸縮傳感器實現. 為實現各部分的功能該傳感器由激勵傳感器、偏置磁場、接收傳感器三部分組成. 導波在管道軸向傳播時具有縱向 (Longit udinal) 模態 L ( 0 , m) 、扭轉(torisonal) 模態 T (0 , m) 和彎曲 (flexural) 模態 F (n ,m) . 各種類型模態導波的激勵的方法不同從而造成磁致伸縮傳感器的類型不同 ,本文以縱向導波傳感器為研究對象. 偏置磁場是在磁化線圈中產生的 ,它有兩個作用 : ①增強傳感器的效率 ,即電能轉換為機械能以及機械能轉換為電能的效率 ; ②使電信號的頻率與機械波的頻率保持一致 . 當偏置磁場與激勵線圈產生的磁場方向平行時 ,在管道中產生的導波為縱向導波.
           導波在管道中傳播時 , 由于磁致伸縮逆效應引起了鋼管中磁感應強度變化 , 在接收傳感器引起了螺線管中磁通量的變化 ,根據電磁感應定律 ,該變化在線圈中產生電流 , 螺線管兩端的電壓信號即為導波信號. 
    磁致伸縮位移傳感器
    2、實驗設計與分析
    2.1試驗設計
           實驗對象為長度相同的Φ38 mm 鋼管兩根 ,長導波時靜態偏置磁場應與圓管軸向 z 方向平行 , 則徑向和周向的磁化強度為零 , 所以磁致伸縮力只有軸向方向.
           彈性導波在圓管中傳播時 ,存在頻散特性 ,即不同的頻率成分以不同的速度傳播. 由于頻散效應導波傳播一定距離后時域波形發生變化 ,即信號的時域寬度增加幅值減小. 利用數值模擬的方法可以計算在鋼管中傳播時不同頻率、模態導波的頻散曲線 ,管徑為φ38mm的鋼管中導播傳播時關于群速度和相速度的頻散曲線,曲線越趨近于水平處頻散越小,越適合于鋼管監測中缺陷信號的識別。
    2.2實驗結果
           利用磁致伸縮傳感器激勵并通過其接收到的導波信號 ,激勵頻率分別為 f = 20 k Hz、33 k Hz、40 k Hz、50 k Hz 和 70 k Hz. 曲線圖可以得到其中 20 k Hz 和 33 k Hz 時導波的頻散現象不明顯 ,而其他頻率時的波形頻散比較嚴重 ,符合以上數值計算結果.根據以上數值計算和實驗結果選擇頻率為 20 k Hz、33 k Hz 激勵導波 ,對帶有缺陷的鋼管實驗檢測. 通過磁致伸縮傳感器接收到的波形圖可以非常明顯地判斷出缺陷信號. 
    3  結論
           傳感器的設計優化是基于磁致伸縮效應導波無損檢測的關鍵技術之一 ,傳感器的優劣直接影響著檢測結果. 本文分析了縱向導波磁致伸縮傳感器的基本原理 ,通過實驗對兩種管道進行了檢測 ,實驗結果和數值模擬分析相一致 ,選擇頻散效應小的頻率導波檢測存在缺陷管道時 ,缺陷信號比較明顯. 以上表明該型傳感器在檢測中是可行的.


    上一篇:磁致伸縮傳感器技術應用的發展


    下一篇:基于 DSP的磁致伸縮液位傳感器

    關閉
    磁致伸縮位移傳感器店鋪二維碼磁致伸縮液位傳感器店鋪二維碼
    磁致伸縮位移傳感器logo圖片
    山東省煙臺經濟技術開發區珠江路32號3號樓
    Copyright ? 2019 NADO | All right reserved. 魯ICP備16037561號
    網站地圖 

    掃碼關注拿度微信

    小姐推油