[發明專利]一種帶有新型電磁超聲縱波換能器的軸向應力測量裝置

有效

• 申請號: 202110593624.9
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113310805B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 張旭;李威文;涂君;吳樵;宋小春
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/04;G01L1/25
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李越

本發明公開了一種帶有新型電磁超聲縱波換能器的軸向應力測量裝置，包括永磁體組件、螺旋線圈和鋁合金棒，所述螺旋線圈的下端面固定設置于所述鋁合金棒的上端中部，所述永磁體組件的下端固定設置于所述螺旋線圈的上端面。本發明的軸向應力測量裝置中的電磁超聲縱波換能器帶有新型圓環型永磁鐵，能提供很強的水平磁場強度，大大提高縱波換能效率。采用螺旋線圈，激發縱向超聲波，傳播效果好，并且螺旋線圈結構簡單，換能效率高，使用過程簡單，適合進行軸向應力測量。

技術領域

本發明涉及一種鋁棒軸向應力測量裝置，尤其涉及一種帶有新型電磁超聲縱波換能器的軸向應力測量裝置。

背景技術

桿狀緊固件，如螺栓連接，經常用于工程結構間的連接、固定、定位等，它們的工作狀態影響著主要工程結構的可靠性。因此，為了防止緊固件斷裂失效并提高機械系統整體的可靠性，我們需要精確測量和控制其預緊力。

超聲波測量應力的原理是聲彈性效應，即靜態變形結構中彈性波的傳播速度會隨其受力狀態的不同而發生改變。在不同大小的應力作用下，超聲波在桿狀試樣中傳播速度不同，通過測量縱向超聲波在試件兩端傳播的時間，可以計算出試件所受軸向應力的大小。

目前，測量應力的無損檢測方法有光彈性法、電阻應變法、壓阻法、X射線衍射法和超聲波檢測法。其中，光彈性法僅適用于透明材料，電阻應變法和壓阻法需要對試件的安裝位置進行嚴格限制，X射線衍射法的檢測范圍有限。

采用超聲波測量應力時，存在以下問題：

(1)用傳統接觸式超聲波探頭測量應力時，探頭與試件之間的耦合條件是不可重復的，因此一個微小的擾動會導致結果發生很大的變化。

(2)通常檢測頻率限制在很低的范圍了，雖然能夠傳播較長的距離，但是測量測度不高。

(3)實際檢測信號的模態混疊現象比較嚴重，分辨率不高。

因此需要一種帶有新型電磁超聲縱波換能器的軸向應力測量裝置，適應簡單方便的測量，并具有較高的分辨率。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種帶有新型電磁超聲縱波換能器的軸向應力測量裝置。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

本發明包括永磁體組件、螺旋線圈和鋁合金棒，所述螺旋線圈的下端面固定設置于所述鋁合金棒的上端中部，所述永磁體組件的下端固定設置于所述螺旋線圈的上端面。

進一步，所述永磁體組件由圓柱形永磁體、第一環形永磁體、第二環形永磁體和第三環形永磁體組成，所述第一環形永磁體套裝于所述圓柱形永磁體外，所述第二環形永磁體套裝于所述第一環形永磁體外，所述第三環形永磁體套裝于所述第二環形永磁體外，所述圓柱形永磁體與所述第二環形永磁體的磁極方向為軸向方向，且所述圓柱形永磁體與所述第二環形永磁體的磁極方向相反，所述第一環形永磁體與所述第三環形永磁體的磁極方向為徑向方向。且所述第一環形永磁體與所述第三環形永磁體的磁極方向相反。

優選的，所述永磁體組件的材料為釹鐵硼永磁鐵。

優選的，所述螺旋線圈的直徑與所述永磁體組件的直徑相等。

本發明的有益效果在于：

本發明是一種帶有新型電磁超聲縱波換能器的軸向應力測量裝置，與現有技術相比，本發明能夠實現簡單方便地測量，具有如下技術效果：

本發明的軸向應力測量裝置中的電磁超聲縱波換能器帶有新型圓環型永磁鐵，能提供很強的水平磁場強度，大大提高縱波換能效率。

本發明的軸向應力測量裝置中的電磁超聲縱波換能器采用螺旋線圈，其線寬0.2mm，線間距0.2mm，激發縱向超聲波，傳播效果好，并且螺旋線圈結構簡單，換能效率高，使用過程簡單，適合進行軸向應力測量。