[發明專利]便攜式超磁致伸縮震源裝置

有效

• 申請號: 200910063274.4
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101694973A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 胡純軍;張杰
• 申請（專利權）人: 武漢中巖科技有限公司
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;H02N2/02
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及工程檢測儀器領域，更具體涉及一種便攜式超磁致伸縮震源裝置，適用于輸出瞬時機械沖擊脈沖，為錨桿檢測儀、聲波檢測儀等工程提供應力波、超聲波震源。?

背景技術

超磁致伸縮材料(Giant?Magnetostrictive?Material，GMM)是利用稀土元素的磁致伸縮效應與金屬形成化合物制成的一種新型敏感材料，具有電磁能與機械能或聲能相互轉換功能。稀土超磁致伸縮材料具有應變大、推力大、機電耦合系數高、能量轉換效率高、穩定性好、可靠性高的特點，可用于超精密加工、機器人、減振降噪、微機電系統、微控制系統、線性馬達、燃油噴射系統、微型泵、水聲換能器、電聲換能器(聲頻和超聲換能器)等領域。?

在工程檢測領域，超磁致伸縮材料常應用于制備檢測設備的信號發生裝置。例如，采用應力波反射法來檢測錨桿質量時，需提供彈性應力波信號。彈性應力波沿錨桿傳播并向錨桿周圍輻射能量，當錨桿周圍或底端介質發生變化時，例如砂漿不飽滿或空漿等，將產生反射信號。檢測設備的接收檢波裝置(傳感器)檢測到彈性波傳播和反射回波信號。反射信號的能量強度和到達時間取決于錨桿周圍或端部的灌漿狀況。通過對檢測到的信號波形進行處理和分析，可以確定錨桿長度以及灌漿的整體質量。?

又如，采用聲波法檢測混凝土質量時，需由發射換能器提供一定頻率的聲波信號，該聲波在混凝土介質中傳播，由接收換能器在另一點接收。檢測設備沿某方向以一定的間距布置發射測點和接收測點，逐點發射并接收聲波。由于聲波遇到混凝土介質缺陷會產生反射、透射、繞射，通過對接收彈性波的聲學參數和波形特征進行處理和分析，便可確定樁身混凝土缺陷的性質、位置、范圍，從而推斷樁身混凝土的連續性、完整性和均勻?性狀況。?

上述錨桿檢測用彈性應力波震源及混凝土檢測用聲波震源均可采用超磁致伸縮材料制備，通過改變超磁致伸縮材料周圍磁場使超磁致伸縮材料的幾何尺寸發生變化(發生應變)，從而輸出機械振動形成激震震源。?

超磁致伸縮材料周圍的磁場通常采用通電線圈電磁感應產生。沿超磁致伸縮材料的應變方向纏繞數匝線圈，由控制電路控制線圈的通電電流。根據麥克斯韋電磁場理論，通過控制通電線圈中的電流的大小、方向，使電流發生變化，將產生變化的磁場。通過控制電路控制超磁致伸縮材料在變化的磁場中發生伸縮應變，一次應變可提供應力波震源，一定頻率的振蕩應變可形成聲波震源。?

現有技術的超磁致伸縮震源裝置通常由沖擊輸出桿、控制電路、供電模塊三部分組成，如專利號ZL?200620099590.9《一種超磁致伸縮驅動裝置》、專利號95119676.6《激振器裝置》涉及的超磁致伸縮震源裝置。例如，當將該超磁致伸縮震源裝置應用于錨桿檢測儀時，該震源裝置需提供一次強有力的激震以產生彈性應力波。?

本領域普通技術人員可以理解，超磁致伸縮材料發生應變的速度與其周圍的磁場強度變化的速度成正比，而超磁致伸縮材料周圍的磁場強度與沿其應變方向纏繞的通電線圈的通電電流成正比，因而若要使超磁致伸縮震源裝置激發出強有力的激震，則必須使超磁致伸縮材料上纏繞的通電線圈的電流發生較大的變化率。而現有技術的錨桿檢測儀的超磁致伸縮震源裝置通常采用350V左右高壓瞬間放電的方式提供瞬變電流，從而激勵超磁致伸縮材料發生瞬間應變。然而，現有技術存在一定缺陷。?

首先，由于現有技術的超磁致伸縮震源裝置充電高壓有限(僅有350V左右)、放電時間有限(受控制電路制約)，致使提供給通電線圈的電流變化率受限。?

其次，由于現有技術的超磁致伸縮震源裝置放電時間受限，而又需使通電線圈的電流有一定的變化率，則必須在有限的放電時間內提供較大的電流，因而每次伸縮應變需要的能量較大，因此需提供大容量的充電電池及高壓電容，由于電池體積較大，供電模塊通常必須與沖擊輸出桿及控制電路分開。同時，由于采用了大容量、耐高壓的電解電容，而這些電容通?常體積較大，因此導致現有技術的錨桿檢測儀震源裝置體積較大。?