[發明專利]一種采用多層繞線線圈的高性能磁致伸縮傳感器

有效

• 申請號: 200910083735.4
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101551254A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 吳斌;趙繼辰;劉增華;何存富;樊尚春;張力新;王剛
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;G01L5/04;G01N29/04;G01F1/66
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術領域

本發明涉及一種采用多層繞線線圈的高性能磁致伸縮傳感器，屬于聲學傳感器技術領域，其作用是把傳感器產生的電磁能通過鋼絞線轉換成機械能(聲能)，并通過對機械能(聲能)的分析來對鋼絞線的預應力大小、缺陷有無等進行檢測。該傳感器不僅可以用于鋼絞線的長距離檢測，也可用于管道流體流量的無損在役測量。

背景技術

現今，對于鋼絞線的預應力大小、缺陷有無等進行檢測的傳感器多為壓電傳感器，但此種傳感器安裝復雜，重復性較差，因此給實際檢測帶來了很多不便。北京工業大學申請的公開號為CN101126623的發明專利提出了一種用于鋼絞線超聲導波檢測的磁致伸縮傳感器，安裝簡便且信號重復性好，但能量轉換效率低，接收信號幅值低、信噪比差，限制了其檢測范圍和檢測精度。

發明內容

本發明的目的在于解決了預應力鋼絞線中施加的預應力.大小無法快速、準確、在役測量的缺陷，以及管道流體流量的無損在役測量，提出了一種采用多層繞線線圈的高性能磁致伸縮傳感器。本發明中的傳感器提高了檢測信號的幅度及信噪比，進而增加了檢測范圍，提高了檢測精度。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。本發明包括激勵端傳感器和接收端傳感器，激勵端傳感器包括鞍片3、永磁鐵4、軛鐵5、以及套在鋼絞線1外表面的夾片2和螺線管6，螺線管6外表上的兩端及中間部分均設置有臺階，每兩個臺階之間的部分都環繞有漆包線7，每經過一個臺階漆包線7便改變一次環繞方向；螺線管6的兩端均設置有夾片2，夾片2內表面形狀與鋼絞線外表面形狀相適應并與鋼絞線緊密接觸。在夾片2的外表面套有鞍片3(當進行管道檢測時可直接將鞍片3套在管道外表面，無需夾片2)，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；接收端傳感器的結構與激勵端傳感器的上述結構相同，并與激勵端傳感器沿鋼絞線的軸向并列布置。所述的激勵端傳感器和接收端傳感器的螺線管6上所環繞的漆包線7為N層，N為大于等于2小于等于6的整數，層與層之間設置有絕緣層，每兩個臺階之間部分的各層漆包線的環繞方向相同，各層環繞的漆包線之間采用并聯或串聯的方式進行連接，漆包線7的兩端與功率放大器相連。

本發明采用了以上的技術方案，使得傳感器所接收到的檢測信號的幅度有較大的提高，信號的信噪比得到比較明顯的改善，進而增加了磁致伸縮傳感器的有效檢測范圍并提高了檢測精度。

附圖說明

圖1本發明整體安裝示意圖；

圖2螺線管6上三層線圈纏繞的示意圖；

圖3不同層數線圈串并聯激勵時的接收信號對比，(a)單層線圈激勵，(b)雙層線圈并聯激勵，(c)三層線圈并聯激勵，(d)雙層線圈串聯激勵，(e)三層線圈串聯激勵，(f)幅度比；

圖4不同層數線圈串并聯接收時的信號對比，(a)單層線圈接收，(b)雙層線圈并聯接收，(c)三層線圈并聯接收，(d)雙層線圈串聯接收，(e)三層線圈串聯接收，(f)幅度比；

圖5激勵接收傳感器優化前后的接收信號對比，(a)單層線圈激勵接收，(b)優化后激勵接收。

圖中，1、鋼絞線或管道，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

結合本發明方法的內容提供一下實施例：

本實施例的結構如圖1所示，主要包括激勵端傳感器和接收端傳感器，傳感器主要包括有鞍片3、永磁鐵4、軛鐵5、以及套在鋼絞線1外表面的夾片2和螺線管6，螺線管6外表上的兩端及中間部分均設置有臺階，每兩個臺階之間的部分都環繞有漆包線7，每經過一個臺階漆包線7便改變一次環繞方向，漆包線7的兩端與信號發生器相連。螺線管6的兩端均設置有夾片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。螺線管6上所環繞的漆包線7共有三層，內層線圈的兩端為711和712，中層線圈的兩端為721和722，外層線圈的兩端為731和732，層與層之間用黑色膠帶相隔，每兩個臺階之間部分的各層漆包線的環繞方向均相同，若將線圈端頭712和721相連接，端頭722和731相連接，再將激勵電壓加載在線圈端頭711和732，即可實現三層線圈的串聯連接。若將線圈端頭711、721和731相連接，端頭712、722和732相連接，再將激勵電壓加載在線圈端頭711和712，即可實現三層線圈的并聯連接，如圖2所示。