[發明專利]一種可調節磁致伸縮導波傳感器

有效

• 申請號: 201310492667.3
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103529131A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 蘇德瑞;劉建屏;馬延會;焦敬品;尹建鋒
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;華北電力科學研究院有限責任公司;北京工業大學
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34;G01N29/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明涉及電力檢測領域，尤其涉及對電站的受熱面管的檢測領域，具體的講是一種對受熱面管進行檢測的可調節磁致伸縮導波傳感器。

背景技術

電站需要使用大量的受熱面管，這些管道工作于高溫、高壓狀態下，容易出現各種裂紋缺陷，由其導致的爆管，嚴重影響管道的安全運行。對受熱面管的檢測主要采用逐點掃查的方法，如電磁法、常規超聲法和射線檢測法等，這些方法對受熱面管的表面狀況要求高，需要打磨特別處理，導致檢測效率低，耗時費力，難以進行大批量的檢查。同時受熱面管空間分布緊湊，長度長，管道很多部位難以接近而無法進行檢測，采用普通檢驗方法難以全面有效檢查。因此需要設計一種用于受熱面管檢測的傳感器，來滿足受熱面管檢測的工程要求。

超聲導波技術是一種新興的無損檢測新技術，其具有檢測快速、高效的特點。縱向導波是管道中常被激勵的導波模態。劉增華等在機械工程學報發表的《基于磁致伸縮效應在鋼絞線中激勵接收縱向導波模態的試驗研究》中設計并研制了適應于鋼絞線磁致伸縮傳感器，傳感器使用了三個磁路對鋼絞線提供偏置磁場，由套筒式螺線管線圈在鋼絞線上產生交變磁場，偏置磁場和交變磁場的共同作用下，激勵出了縱向導波。吳斌等發明的一種頻率可調節的縱向模態磁致伸縮傳感器，可對鋼桿、鋼索等波導結構進行缺陷檢測。在鋼桿、鋼索等波導結構上的交變磁場是由傳感器中的三段式的柔性印刷感應線圈提供的，解決了在現場應用時不存在端面的難題。

發明內容

現有的上述傳感器設計思路對在管、桿和類管結構上激勵縱向導波是有效的。利用材料的磁致伸縮效應激勵縱向導波，是偏置磁場和交變磁場共同作用的結果，而磁致伸縮傳感器的能量轉換效率主要由偏置磁場強度決定。由永磁鐵構建的磁路內在沿軸線方向的圓柱形波導上偏置磁場強度變化是均勻的，而現有的傳統的磁致伸縮傳感器都是將套筒式螺線管線圈或者三段式柔性印刷感應線圈布滿整個磁路內，忽略了沿軸向方向上偏置磁場強度變化的影響。在現場對受熱面管進行檢測時，不能將套筒式螺線管線圈套入受熱面管，需要使用柔性印刷感應線圈替代；再加上受熱面管所處的工況的復雜條件，為使磁致伸縮傳感器有相對較高的能量轉換效率，且比較簡易，需要設計一種用于受熱面管檢測，具有調節功能的磁致伸縮縱向導波傳感器。

為了達到上述目的，本發明實施例提供一種可調節磁致伸縮導波傳感器，包括四個磁回路和柔性印刷感應線圈，所述四個磁回路均布于受熱面管圓周方向上，與所述受熱面管構成閉合環狀磁路，所述柔性印刷感應線圈至少一次纏繞于所述受熱面管上；其中，每一磁回路包括軛鐵、永磁鐵和鞍鐵，所述永磁鐵設置于所述鞍鐵上方，所述軛鐵設置于所述永磁鐵上方，所述鞍鐵為拱形結構，其與所述永磁鐵接觸的表面的長度分別為所述永磁鐵的寬度和所述軛鐵的寬度的二倍；所述柔性印刷感應線圈的寬度為激勵頻率下激勵縱向L（0，2）模態波長的一半，可在沿所述受熱面管軸線方向上的磁回路內調節。

進一步地，在一實施例中，所述四個磁回路用于產生均勻變化的偏置磁場，每一磁回路包括一塊軛鐵、兩塊永磁鐵以及兩塊鞍鐵，所述兩塊永磁鐵對應設置在所述兩塊鞍鐵上方，所述軛鐵對應設置在所述兩塊永磁鐵上方，并與所述兩塊永磁鐵的外側一端對齊。

進一步地，在一實施例中，所述軛鐵的長為130mm，寬為20mm，厚度為10mm；所述永磁鐵的長為20mm，寬為20mm，厚度為10mm；所述鞍鐵的與所述永磁鐵接觸的表面的長為40mm，寬為20mm。

進一步地，在一實施例中，所述柔性印刷感應線圈通過兩端的連接器設置在所述受熱面管上。

本發明實施例的可調節磁致伸縮導波傳感器使用四個磁回路，在受熱管周向截面上形成的偏置磁場更加均勻，對于激勵軸對稱縱向L(0,2)導波模態非常有利。通過改變柔性印刷感應線圈沿受熱面管磁回路內的位置，可以接收激勵信號能量較高及波包結構相對簡單反射回波信號，以便信號分析及缺陷的定位，從而判別適合該受熱面管的傳感器結構位置關系，使得傳感器能夠對該受熱面管進行非接觸長距離檢測，檢測信號簡單明了、便于分析，進而降低檢測成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例的可調節磁致伸縮導波傳感器的結構示意圖；