專利名稱：一種用于鋼絞線超聲導(dǎo)波檢測的磁致伸縮傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋼絞線超聲導(dǎo)波檢測的磁致伸縮傳感器，屬于聲學(xué) 傳感器技術(shù)領(lǐng)域，其作用是把傳感器產(chǎn)生的電磁能通過鋼絞線轉(zhuǎn)換成機械能 (聲能)，并通過對機械能(聲能)的分析來對鋼絞線的預(yù)應(yīng)力大小、缺陷有 無等進行檢測。
技術(shù)背景現(xiàn)今，對于鋼絞線的預(yù)應(yīng)力大小、缺陷有無等進行檢測的傳感器多為壓 電片式傳感器。此種傳感器在使用時需將鋼絞線的端面打磨得相當(dāng)光滑、平 整，且須使用專門的夾具將壓電片緊緊地固定在打磨后的端面。因此給實際 檢測帶來了很多不便，同時由于每次打磨后，端面與軸線的垂直度無法保證 為一定值，故檢測的重復(fù)性較差。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋼絞線超聲導(dǎo)波檢測的磁致伸縮傳感 器，它不僅可用于鋼絞線的長度測量，還可以用于對鋼絞線外圍缺陷及預(yù)應(yīng) 力大小的檢測，具有信噪比高，體積小，傳播距離遠(yuǎn)等特點，并且重復(fù)性好， 能較好地滿足實驗要求。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。主要包括有激勵端傳感器和接收端傳感器。激勵端傳感器主要包括有鞍片3、永磁鐵4、軛鐵5和 套在鋼絞線1外表面的夾片2、螺線管6，螺線管6外表上設(shè)置有臺階，每兩 個臺階之間的部分都環(huán)繞有第一漆包線7，每經(jīng)過一個臺階第一漆包線7便改 變一次環(huán)繞方向，第一漆包線7的兩端與信號發(fā)生器相連；螺線管6的兩端 均設(shè)置有夾片2,在夾片2的外表面套有鞍片3，鞍片3的外表面沿圓周方向 均勻固定有三片永磁鐵4，軛鐵5與位于螺線管6兩端的、在鋼絞線1同一軸 線方向上的兩塊永磁鐵4的外端面相連接；接收端傳感器與激勵端傳感器結(jié)
構(gòu)完全相同，并與激勵端傳感器沿鋼絞線1的軸向并列布置。所述的鞍片3由三個下部帶有120度圓弧凹槽的長方體組成，圓弧半徑 與鋼絞線l的半徑相同。所述的螺線管6外表面上的臺階的個數(shù)為4 6個。 所述的激勵端傳感器的第一漆包線7的直徑為0. 2 0. 4mm。 所述的接收端傳感器的第二漆包線8的直徑為0. 1 0. 2mm。 本發(fā)明中，鋼絞線l、夾片2、鞍片3、永磁體4及軛鐵5組成了一個偏 置磁路。磁路內(nèi)鋼絞線1內(nèi)部的磁疇將會沿磁場方向偏轉(zhuǎn)至一個較為統(tǒng)一的 偏置位置。然后，信號發(fā)生器發(fā)出的信號由功率放大器放大后，經(jīng)功率放大 器的輸出端進入漆包線7。之后，便會在激勵端傳感器中螺線管6內(nèi)的鋼絞線 上產(chǎn)生一個交變磁場，這種交變磁場會使磁疇以偏置位置為中心，隨交變磁 場的變化來回擺動，宏觀上致使鋼絞線產(chǎn)生沿軸向的伸長與縮短。其中，交 變磁場可看作是一個交變應(yīng)力，而這種交變應(yīng)力會引起接收端傳感器內(nèi)的磁 疇發(fā)生變化，而磁疇的變化會被接收端傳感器內(nèi)的螺線管6接收到。而接收 信號通過漆包線8傳入示波器的輸入端，并由示波器顯示接收到的波形。通 過分析接收到的波形來對鋼絞線的預(yù)應(yīng)力大小、缺陷有無等進行檢測。本發(fā)明中的永磁體4為稀土釹鐵硼材料制成。該材料具有矯頑力大，磁 場強度強等優(yōu)點，這為保證偏置磁場的穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)。而本發(fā)明的激勵 端及接收端傳感器在三磁路偏置磁場及螺線管提供的交變磁場下，會產(chǎn)生及 接收到信噪比較高、模態(tài)較為單一的信號。另一方面，由于本發(fā)明設(shè)計的傳 感器只需套裝在鋼絞線上即可，所以比每次均需要打磨鋼絞線端面來保證壓 電片與其接觸充分的方式更加方便、更加現(xiàn)實。


圖1是本發(fā)明整體安裝示意圖；圖2是本發(fā)明夾片2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明鞍片3的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明永磁體4的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明軛鐵5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明螺線管6的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、鋼絞線，2、夾片，3、鞍片，4、永磁體，5、軛鐵，6、螺線 管，7、漆包線。
具體實施方式
下面結(jié)合圖1 6對本實施例作進一步詳述。本實施例提供的磁致伸縮超聲導(dǎo)波檢測傳感器的技術(shù)方案主要包括激勵 端傳感器及接收端傳感器兩大技術(shù)方案。其中激勵端傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1 圖 6所示，包括夾片2、鞍片3、永磁體4、軛鐵5及螺線管6，鞍片3由三個下 部帶有120度圓弧凹槽的長方體組成，圓弧半徑與鋼絞線1的半徑相同，如 圖3所示。螺線管6外表面上設(shè)置有4個臺階，如圖6所示。以檢測7芯鋼絞線為例，將螺線管6通過中心通孔602緊套在鋼絞線1 上，將10個薄片疊在一起組成夾片2，通過內(nèi)拱面201夾裝在鋼絞線1上， 并使夾片2的上表面202緊緊貼在螺線管6的左端面601上。將直徑為0. 2 毫米的漆包線7的一端穿過螺線管6的臺階604上的凹槽603順時針地密繞 在外表面605上；當(dāng)繞到臺階606時，再將漆包線7穿過臺階606上的凹槽 607逆時針地繞在外表面608上；當(dāng)繞到臺階609時，再將漆包線7穿過臺階 609上的凹槽610順時針地繞在外表面611上，再將漆包線7穿出臺階612上 的凹槽613，凹槽603及613以外留取的漆包線7的長度只需保證足夠接入功 率放大器的輸出端即可。3個鞍片3通過拱面302均布在夾片2的厚度面203 上。位于螺線管6左端的鞍片3的端面303與螺線管6的左端面601、永磁鐵 4的前端面402在同一個豎直平面內(nèi)，鞍片3的右端面與永磁鐵4的前端面 404與鞍片3的前端面301在同一個豎直平面內(nèi)，鞍片的下端面302與夾片的 外側(cè)面203相接觸。永磁體4通過下表面403緊緊地吸附在鞍片3的上表面304上。其余數(shù)組夾片2、鞍片3也按照上述方法安裝在螺線管6的右端，其 中，螺線管6的右端面614與夾片2的前表面202相接觸。軛鐵5通過下表 面502分別與螺線管6兩端部的永磁體4的上表面401及尾部的永磁體4的 上表面401緊緊地吸附在一起，其中，軛鐵5的左端面501與螺線管6左端 的永磁鐵4的前端面404在同一豎直平面內(nèi)，軛鐵5的右端面503與螺線管6 右端的永磁鐵4的后端面40在同一豎直平面內(nèi)。接收端傳感器的技術(shù)方案與激勵端傳感器的相同，只是選用了直徑為 0.12毫米的漆包線8作為接收端的導(dǎo)線。使用原理如下本實施例中，鋼絞線l、夾片2、鞍片3、永磁體4及軛鐵5組成了一個 偏置磁路。磁路內(nèi)鋼絞線1內(nèi)部的磁疇將會沿磁場方向偏轉(zhuǎn)至一個較為統(tǒng)一 的偏置位置。然后，信號發(fā)生器發(fā)出的信號由功率放大器放大后，經(jīng)功率放 大器的輸出端進入漆包線7。之后，便會在激勵端傳感器中螺線管6內(nèi)的鋼絞 線上產(chǎn)生一個交變磁場，這種交變磁場會使磁疇以偏置位置為中心，隨交變 磁場的變化來回擺動，宏觀上致使鋼絞線產(chǎn)生沿軸向的伸長與縮短。其中， 交變磁場可看作是一個交變應(yīng)力，而這種交變應(yīng)力會引起接收端傳感器內(nèi)的 磁疇發(fā)生變化，而磁疇的變化會被接收端傳感器內(nèi)的螺線管6接收到。而接 收信號通過漆包線8傳入示波器的輸入端，并由示波器顯示接收到的波形。 通過分析接收到的波形來對鋼絞線的預(yù)應(yīng)力大小、缺陷有無等進行檢測。本實施例不僅成本低廉，更使檢測的重復(fù)性和操作性得到了有效的提升， 同時由于其采用了導(dǎo)波的相關(guān)理論，使傳感器在檢測鋼絞線長度上的能力得 到了有效的提升。
權(quán)利要求
1、一種用于鋼絞線超聲導(dǎo)波檢測的磁致伸縮傳感器，其特征在于主要包括有激勵端傳感器和接收端傳感器，激勵端傳感器主要包括有鞍片(3)、永磁鐵(4)、軛鐵(5)和套在鋼絞線(1)外表面的夾片(2)、螺線管(6)，螺線管(6)外表上的兩端及中間部分均設(shè)置有臺階，每兩個臺階之間的部分都環(huán)繞有第一漆包線(7)，每經(jīng)過一個臺階第一漆包線(7)便改變一次環(huán)繞方向，第一漆包線(7)的兩端與信號發(fā)生器相連；螺線管(6)的兩端均設(shè)置有夾片(2)，在夾片(2)的外表面套有鞍片(3)，鞍片(3)的外表面沿圓周方向均勻固定有三片永磁鐵(4)，軛鐵(5)與位于螺線管(6)兩端的、在鋼絞線(1)同一軸線方向上的兩塊永磁鐵(4)的外端面相連接；接收端傳感器與激勵端傳感器結(jié)構(gòu)完全相同，并與激勵端傳感器沿鋼絞線(1)的軸向并列布置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋼絞線超聲導(dǎo)波檢測的磁致伸縮傳感器， 其特征在于所述的鞍片(3)由三個下部帶有120度圓弧凹槽的長方體組成， 圓弧半徑與鋼絞線(1)的半徑相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋼絞線超聲導(dǎo)波檢測的磁致伸縮傳感器， 其特征在于所述的螺線管(6)外表面上的臺階的個數(shù)為4 6個。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的一種用于鋼絞線超聲導(dǎo)波檢測的磁致 伸縮傳感器，其特征在于所述的激勵端傳感器的第一漆包線(7)的直徑為 0. 2 0. 4腿。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的一種用于鋼絞線超聲導(dǎo)波檢測的磁致 伸縮傳感器，其特征在于所述的接收端傳感器的漆包線的直徑為0.1 0. 2mm。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于鋼絞線超聲導(dǎo)波檢測的磁致伸縮傳感器，屬于聲學(xué)傳感器技術(shù)領(lǐng)域。通過鋼絞線(1)、夾片(2)、鞍片(3)、永磁體(4)及軛鐵(5)組成的偏置磁路使鋼絞線(1)內(nèi)部的磁疇產(chǎn)生沿磁場方向發(fā)生偏置轉(zhuǎn)動。信號發(fā)生器發(fā)出的激勵信號由功率放大器放大后進入第一漆包線(7)。在激勵端傳感器中螺線管(6)內(nèi)的鋼絞線上產(chǎn)生一個交變磁場，偏置磁場與交變磁場的配合導(dǎo)致鋼絞線內(nèi)的磁疇發(fā)生沿軸向的來回擺動，磁疇的這種變化會被接收端傳感器內(nèi)的螺線管接收到，第二漆包線(8)將接收信號傳入示波器，并由示波器顯示接收到的波形。本發(fā)明價格低廉，無需打磨鋼絞線端面即可對其實施檢測，使檢測的重復(fù)性和操作性得到了有效的提升。
文檔編號G01L1/12GK101126623SQ200710119319
公開日2008年2月20日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者何存富, 溯 劉, 劉增華, 斌 吳, 張易農(nóng) 申請人:北京工業(yè)大學(xué)