專利名稱：用于小直徑金屬桿的扭轉模態(tài)磁致伸縮傳感器的制作方法
技術領域：
:用于小直徑金屬桿的扭轉模態(tài)磁致伸縮傳感器，屬于電磁聲學傳感器技術領域。
背景技術：
:目前的扭轉模態(tài)超聲導波磁致伸縮傳感器大多應用于管道、鋼索等一些大尺寸結構上，主要進行長度及缺陷檢測，但都難以在直徑小于IOmm的金屬桿中激勵扭轉模態(tài)超聲導波。小直徑金屬桿的材料也不盡相同，例如鐵、銅、鋁、鎳及各類合金材料等等。因此，需要發(fā)展一種結構簡潔、拆裝便捷的磁致伸縮傳感器，用于在小直徑金屬桿中激勵扭轉模態(tài)超聲導波
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明目的是實現(xiàn)小直徑金屬桿中扭轉模態(tài)超聲導波的激勵，并基于扭轉模態(tài)超聲導波在液體中的衰減特性實現(xiàn)液體粘滯系數(shù)的測量。同時，該傳感器可方便安裝在小直徑金屬桿上并從其上拆除。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術方案:將長度為L寬度為d的鐵鈷合金貼片按照M=L/d，M的取值范圍為2 10的比例關系自身卷曲后通過環(huán)氧樹脂膠粘貼于小直徑金屬桿表面，鐵鈷合金貼片的數(shù)量N的取值范圍為I 50，N個鐵鈷合金貼片無間隙的排布于金屬桿軸向；將感應線圈繞制在支撐套筒上；貼有鐵鈷合金貼片的小直徑金屬桿內(nèi)插置入支撐套筒并與支撐套筒間保持間隙配合關系。BNC接口固定安裝于保護外殼上并與感應線圈輸入輸出端口相連，以此來激勵接收信號。本發(fā)明采用以上技術方案，使得該傳感器可實現(xiàn)在小直徑金屬桿中的扭轉模態(tài)超聲導波激勵，并且結構簡潔，易于拆裝，可用于不同液體的粘滯系數(shù)測量。


:圖1本發(fā)明的內(nèi)部結構剖面圖；圖2本發(fā)明的鐵鈷合金貼片在小直徑金屬桿上的排布示意圖；圖3本發(fā)明的整體結構示意圖；圖4小直徑金屬桿中的檢測信號波形；圖中:1、小直徑金屬桿，2、鐵鈷合金貼片，3、支撐套筒，4、感應線圈，5、保護外殼，
6、BNC 接口。
具體實施方式
:如圖1所示，用于小直徑金屬桿的扭轉模態(tài)磁致伸縮傳感器內(nèi)部結構由鐵鈷合金貼片2、支撐套筒3和感應線圈4三部分組成。經(jīng)過偏置磁場磁化的鐵鈷合金貼片2與小直徑金屬桿I表面間填充環(huán)氧樹脂膠以進行粘貼。感應線圈4繞制在支撐套筒3上；小直徑金屬桿I內(nèi)插置于支撐套筒3內(nèi)，并與支撐套筒3保持間隙配合關系。圖2所示為鐵鈷合金貼片2在直徑為D的小直徑金屬桿I上的排布示意圖，鐵鈷合金貼片2在粘貼于小直徑金屬桿I的表面前，需進行預彎曲處理，以形成柔性環(huán)狀結構。單段鐵鈷合金貼片2的長度L等于小直徑金屬桿I的周長L=Ji XD ;鐵鈷合金貼片2的長度L與寬度d的比值為M=L/d，M的取值范圍為2 10 般采用N個鐵鈷合金貼片2無間隙排布于小直徑金屬桿I軸向，數(shù)量N的取值范圍為I 50。
圖3所示為本發(fā)明的整體結構安裝示意圖，傳感器的外部結構包括保護外殼5和BNC接口 6兩部分，其中保護外殼5用于保護傳感器內(nèi)部結構，BNC接口 6用于與感應線圈輸入輸出端口連接，實現(xiàn)信號傳輸。結合本發(fā)明內(nèi)容提供一個實例。圖4為利用本發(fā)明在長600mm、直徑4mm的小直徑鋼桿中接收的T (0，I)模態(tài)超聲導波信號波形。傳感器激勵頻率為128kHz，依據(jù)第一次端面回波Tl與第二次端面回波T2的傳播距離差Λ I和傳播時間差Λ t計算的T(0，I)模態(tài)傳播速度約為3255m/s，與理論計算的T(0，I)模態(tài)群速度值Vg=3260m/s接近，證明本發(fā)明可在小直徑鋼桿中激勵扭轉模態(tài)超聲導波。
權利要求
1.用于小直徑金屬桿的扭轉模態(tài)磁致伸縮傳感器，包括鐵鈷合金貼片、支撐套筒、感應線圈、保護外殼及BNC接口。經(jīng)偏置磁場磁化后的鐵鈷合金貼片卷曲粘貼于小直徑金屬桿表面；小直徑金屬桿與支撐套筒間保持間隙配合關系，并內(nèi)插置于支撐套筒內(nèi)，便于拆裝；感應線圈繞制在支撐套筒上；支撐套筒內(nèi)嵌于保護外殼，并與保護外殼一起安裝于金屬桿端部，固定安裝于保護外殼上的BNC接口與感應線圈輸入輸出端口連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于小直徑金屬桿的扭轉模態(tài)磁致伸縮傳感器，其特征在于所述的鈷合金貼片為矩形，通過環(huán)氧樹脂膠粘貼于小直徑金屬桿表面。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于小直徑金屬桿的扭轉模態(tài)磁致伸縮傳感器，其特征在于所述小直徑金屬桿的直徑為D、鐵鈷合金貼片的長度L等于金屬直桿的周長，即L=金屬直數(shù)直桿的周長；鐵鈷合金貼片的長度L與寬度d的比值為M=L/d，M的取值范圍為2 10。小直徑金屬桿的直徑D范圍為I 10mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于小直徑金屬桿的扭轉模態(tài)磁致伸縮傳感器，其特征在于鐵鈷合金貼片的數(shù)量 N的取值范圍為I 50，N個鐵鈷合金貼片無間隙的排布于金屬桿軸向。
全文摘要
用于小直徑金屬桿的扭轉模態(tài)磁致伸縮傳感器，屬于電磁聲學傳感器技術領域。本發(fā)明包括鐵鈷合金貼片、支撐套筒、感應線圈、保護外殼及BNC接口。經(jīng)偏置磁場磁化后的鐵鈷合金貼片卷曲粘貼于小直徑金屬桿表面；小直徑金屬桿與支撐套筒間保持間隙配合關系，并內(nèi)插置于支撐套筒內(nèi)，便于拆裝；感應線圈繞制在支撐套筒上；支撐套筒內(nèi)嵌于保護外殼，并與保護外殼一起安裝于金屬桿端部，固定安裝于保護外殼上的BNC接口與感應線圈輸入輸出端口連接。本發(fā)明可實現(xiàn)小直徑金屬直桿中扭轉模態(tài)超聲導波的激勵和接收，用于液體粘滯系數(shù)的測量。
文檔編號G01N29/34GK103217359SQ20131011026
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權日2013年4月1日
發(fā)明者吳斌, 高博, 劉秀成, 何存富 申請人:北京工業(yè)大學