The utility model relates to a torsional mode magnetostrictive sensor, a pipeline detection system and a method, belonging to the technical field of ultrasonic detection. The magnetostrictive sensor includes a coil array and a permanent magnet array. The coil array is composed of several runway coils in parallel, which are fixed on the outer surface of the pipeline and distribute uniformly along the circumference of the pipeline. The permanent magnet array is composed of a polar staggered permanent magnet and a magnet base, which is mounted on the outer side of the coil array. Based on the magnetostrictive mechanism, under the combined action of the axial static bias magnetic field provided by the permanent magnet array and the circumferential dynamic magnetic field provided by the coil array, the torsional mode guided waves in the pipeline are excited. The invention can effectively excite and receive ultrasonic guided waves of torsional modes in steel pipes, has single excitation modes, high signal-to-noise ratio, and is convenient for realizing comprehensive detection of pipelines.
【技术实现步骤摘要】
一种扭转模态磁致伸缩传感器、管道检测系统及方法
本专利技术属于超声无损检测
,特别涉及一种扭转模态磁致伸缩传感器、管道检测系统及方法。
技术介绍
超声导波检测技术具有超声波传播距离远、声波衰减率低、在短时间内能够覆盖大部分的检测范围等优点,近年来被广泛应用于管道无损检测领域。其中,轴对称的扭转模态是管道超声导波中较为常用的检测模态,其优势在于:该模态导波的传播速度在一定的频率范围内基本不受频率变化的影响,即具有良好的非频散特性;质点的振动方向与导波的传播方向相垂直,对管道的轴向缺陷较为敏感;只有周向的振动位移,没有径向的位移,在导波传播过程中能量泄露较少,故对管道长距离检测具有一定的优势。管道超声导波检测技术主要使用压电超声传感器和电磁超声传感器(electromagneticacoustictransducer,EMAT)激励和接收扭转模态的超声导波信号。然而,压电超声传感器存在一定的不足,主要体现在:通过耦合剂与被测试件接触,往往需要对试件的表面进行打磨、清洗等预处理工作,且安装较为复杂,检测效率较低,不利于现场的快速检测。而电磁超声传感器可直接在导体或铁磁性材料中激励超声导波信号,具有非接触、无需耦合剂、对被测件表面要求不高、重复性好、适用于高温环境、可实现快速检测等优点。电磁超声传感器的工作原理主要有两种:洛伦兹力机制和磁致伸缩机制。洛伦兹力机制的传感器可应用于所有导体材料的管道检测中,但其换能效率较低,激励的导波信号幅值和信噪比较低;而磁致伸缩机制的传感器只能用于铁磁性材料的管道检测中,但其换能效率较高,可以产生高幅值和高信噪比的导波信号, ...
【技术保护点】
1.一种扭转模态磁致伸缩传感器,其特征在于:包括:线圈阵列(1),包括多个以并联的方式沿周向均匀布置在管道(3)的外圆周面上的线圈;永磁铁阵列(2),包括多个沿周向均匀布置在线圈阵列(1)的径向外侧的永磁铁(21),其中,每一永磁铁都沿管道(3)径向极化,且沿轴向和周向极性交错排列,并且,永磁铁(21)在周向的列数是线圈个数的两倍,且任一线圈的中心与其在周向对应的两列永磁铁的中心在同一径向直线上。
【技术特征摘要】
1.一种扭转模态磁致伸缩传感器,其特征在于:包括:线圈阵列(1),包括多个以并联的方式沿周向均匀布置在管道(3)的外圆周面上的线圈;永磁铁阵列(2),包括多个沿周向均匀布置在线圈阵列(1)的径向外侧的永磁铁(21),其中,每一永磁铁都沿管道(3)径向极化,且沿轴向和周向极性交错排列,并且,永磁铁(21)在周向的列数是线圈个数的两倍,且任一线圈的中心与其在周向对应的两列永磁铁的中心在同一径向直线上。2.如权利要求1所述的一种扭转模态磁致伸缩传感器,其特征在于:每一线圈的形状为跑道形。3.如权利要求1所述的一种扭转模态磁致伸缩传感器,其特征在于:永磁铁阵列(2)还包括与管道(3)同轴布置的磁铁底座(22),所述的磁铁底座(22)内壁为与管道(3)的外径尺寸相配合的内圆,外壁是一个与管道(3)同轴的棱柱体,棱柱体的每个侧面沿轴向设置有多个与永磁铁尺寸匹配的磁铁插槽(221)。4.如权利要求1所述的一种扭转模态磁致伸缩传感器,其特征在于:所述永磁铁阵列(2)中轴向相邻的永磁铁(21)间距等于所激发扭转模态导波的半波长。5.如权利要求1所述的一种扭转模态磁致伸缩传感器,...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙斐然,孙振国,陈强,张文,丁雨林,
申请(专利权)人:清华大学,浙江清华长三角研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。