一種全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器，屬于超聲導(dǎo)波無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。該傳感器包括PCB線(xiàn)圈、圓柱狀銣鐵硼磁鐵、圓形鎳片，將設(shè)計(jì)的傳感器中圓形鎳片粘貼在待測(cè)板結(jié)構(gòu)表面，PCB線(xiàn)圈和圓柱狀銣鐵硼磁鐵依次置于圓形鎳片正上方，基于鐵磁性材料鎳片磁致伸縮效應(yīng)，圓形鎳片產(chǎn)生變形，并將這種變形傳遞給板結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在板結(jié)構(gòu)中激勵(lì)出全向性蘭姆波。本發(fā)明的全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器在具有較好的全向性。利用全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器及其陣列結(jié)合成像算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)板結(jié)構(gòu)的大范圍、高效率的缺陷成像，在板結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和無(wú)損評(píng)價(jià)領(lǐng)域，具有極大的應(yīng)用價(jià)值和潛力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器，屬于超聲無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，可在板結(jié)構(gòu)中激勵(lì)全向性蘭姆波。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電磁超聲技術(shù)諸多優(yōu)勢(shì)的日益彰顯，該技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，電磁超聲傳感器(Electromagnetic Acoustic Transducer, EMAT)作為該技術(shù)核心裝置,利用電磁耦合產(chǎn)生超聲波，可在高溫環(huán)境下檢測(cè)。電磁超聲傳感器EMAT結(jié)構(gòu)主要包括線(xiàn)圈、磁鐵和待測(cè)試件三部分，制作簡(jiǎn)單，成本低廉，表面非接觸、無(wú)需加入聲耦合劑等優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性很高，改變線(xiàn)圈和磁鐵的組合形式，可以激發(fā)多種類(lèi)型的超聲導(dǎo)波，如表面波、蘭姆波、水平剪切波等。
[0003]電磁超聲傳感器EMAT有兩種工作機(jī)制，一種基于洛倫茲力，當(dāng)載有交變激勵(lì)電流的線(xiàn)圈靠近被測(cè)金屬表面時(shí)，將在金屬內(nèi)感應(yīng)出渦流，若此時(shí)存在一個(gè)靜態(tài)偏置磁場(chǎng)，由于洛倫茲?rùn)C(jī)制將在金屬中產(chǎn)生交變的作用力，這種變化的力將激發(fā)出超聲波，如基于洛倫茲力機(jī)制的全向性蘭姆波傳感器；一種基于磁致伸縮效應(yīng)，僅適用鐵磁質(zhì)或磁性材料的檢測(cè)，由于磁場(chǎng)的交變作用使磁性材料體積發(fā)生變化，從而形成材料內(nèi)部的振動(dòng)，并最終以超聲波形式將振動(dòng)向外傳播，而且，同一個(gè)EMAT為一個(gè)可逆?zhèn)鞲衅鳎捎脕?lái)接收超聲波。目前，基于磁致伸縮效應(yīng)，在板結(jié)構(gòu)中激勵(lì)出全向性的蘭姆波傳感器鮮見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨 在設(shè)計(jì)一種全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器，在360°方向上具有相同的指向性，其性能要優(yōu) 于窄帶和無(wú)指向性的傳感器，利用這種全向性傳感器及其陣列結(jié)合成像算法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)板結(jié)構(gòu)的大范圍、高效率的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和無(wú)損評(píng)價(jià)(StructuralHealth Monitoring, SHM&Nondestructive Evaluation, NDE)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種能激勵(lì)全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器，本發(fā)明采用如下設(shè)計(jì)方案:
[0006]全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器，包括印刷電路板PCB線(xiàn)圈1，圓柱狀銣鐵硼磁鐵2，圓形鎳片3，其特征在于:所述的PCB線(xiàn)圈1，圓柱狀銣鐵硼磁鐵2，圓形鎳片3，三者形心在垂直方向重合，PCB線(xiàn)圈I置于圓形鎳片3上表面，圓柱狀銣鐵硼磁鐵2置于距離PCB線(xiàn)圈I正上方一定高度。
[0007]所述的PCB線(xiàn)圈I成環(huán)形的雙層螺旋型布線(xiàn)，也可布置多層。
[0008]所述的圓柱狀銣鐵硼磁鐵2提離距離即圓柱狀銣鐵硼磁鐵2的底面到PCB線(xiàn)圈I表面的距離范圍為5mm-15mm。
[0009]所述的圓形鎳片3外徑為D，則
【權(quán)利要求】
1.一種全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器，包括印刷電路板PCB線(xiàn)圈1，圓柱狀銣鐵硼磁鐵2，圓形鎳片3，其特征在于:所述的PCB線(xiàn)圈1，圓柱狀銣鐵硼磁鐵2，圓形鎳片3，三者形心在垂直方向上重合，PCB線(xiàn)圈I置于圓形鎳片3上表面，圓柱狀銣鐵硼磁鐵2置于距離PCB線(xiàn)圈I正上方一定高度。
2.如權(quán)利要求1所述的全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器，其特征在于:PCB線(xiàn)圈I成環(huán)形的雙層螺旋型布線(xiàn)，也可布置多層。
3.如權(quán)利要求1所述的全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器，其特征在于:圓柱狀銣鐵硼磁鐵2提離距離即圓柱狀銣鐵硼磁鐵2的底面到PCB線(xiàn)圈I表面的距離范圍為5mm-15mm。
4.如權(quán)利要求1所述的全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器，其特征在于:圓形鎳片3外徑為D，則A ，且λ =Vp/f。，λ、Vp分別為設(shè)計(jì)的全向性的蘭姆波磁致伸縮傳感器理論中心頻率f。對(duì)應(yīng)產(chǎn)生蘭姆波的波長(zhǎng)和相速度。
【文檔編號(hào)】G01N29/34GK103837605SQ201410065871
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】劉增華, 樊軍偉, 何存富, 吳斌 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)