一种基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头

allin2025-05-25  44


本发明涉及无损检测,特别是涉及一种基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头。


背景技术:

1、漏磁检测作为无损探伤的一个重要分支,由于其结构简单、易于操作和实现自动化等优势,已经成为检测构件缺陷的主要方式。常规的漏磁检测方法由磁化装置加磁传感器构成,尽管具有响应速度快、检测方便等优势,但由于现有的传感器灵敏度较低,传感器与构件表明必须保持较小的提离值,增加传感器磨损。此外,还需要单独的供电模块为磁传感器供电,增加了探头设计与结构的复杂性。


技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足,本发明提供的一种基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头解决了传统漏磁检测需要单独的供电模块为磁传感器供电的问题。

2、为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:一种基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头,包括励磁装置、连接件、传感器夹具和磁电复合材料;

3、所述励磁装置为u型结构,所述连接件固定于所述励磁装置上,且所述励磁装置关于所述连接件对称;所述传感器夹具位于所述连接件底部,并可进行上下滑动,所述磁电复合材料固定于所述传感器夹具底部。

4、进一步地:所述励磁装置包括u型磁芯和环绕于所述u型磁芯竖直部分的线圈。

5、进一步地:所述连接件由上至下依次包括励磁装置槽、永磁体槽和探头滑轨;

6、所述励磁装置槽用于使励磁装置穿过;所述励磁装置槽两次还包括固定螺栓,所述固定螺栓用于将所述励磁装置槽与励磁装置进行固定;

7、所述永磁体槽用于放置永磁体对所述励磁装置进行磁化;

8、所述探头滑轨两侧均设置有探头定位槽。

9、进一步地:所述传感器夹具包括上夹紧板和下夹紧板;

10、所述上夹紧板和下夹紧板叠放形成位于所述传感器夹具底部的夹紧槽和位于所述传感器夹具中部两侧的滑动槽;

11、所述夹紧槽用于固定所述磁电复合材料,所述滑动槽用于在所述探头滑轨上滑动;

12、所述螺栓孔位于所述上夹紧板上,用于将所述传感器夹具固定于所述探头定位槽上。

13、进一步地:所述磁电复合元件包括磁致伸缩带材、压电陶瓷板和导线;

14、所述磁致伸缩带材与所述压电陶瓷板错位叠放,所述磁电复合元件以所述压电陶瓷板在上,所述磁致伸缩带材在下的方向固定于所述夹紧槽内;

15、所述导线用于外接电压表,检测所述单磁源漏磁检测探头的输出。

16、本发明的有益效果为:

17、1.高灵敏度特性:基于磁电复合材料的磁电复合元件,由于材料的高磁导率特性,能够主动的引导并汇聚磁场,由于元件的磁场-机械-电场的转换特性,使得磁致伸缩材料在磁场中发生振动,在元件的固有的谐振频率下,振动将被提高数倍,因此压电材料受到的剪切力也提高了数倍,因此磁场到电场的转换效率大幅提高;

18、2.低功耗特性:当激励磁场频率接近磁电层合材料的固有频率时,某些振型会对磁电元件输出起到增强的作用,元件达到一个最佳的谐振状态。可以明显提升磁电材料的磁电转换系数,调节偏置磁场大小以及夹持方式与力度还可以可以提升谐振状态下的元件的灵敏度,在调至最佳响应状态时,对于微弱漏磁场就具有极强的捕捉能力,因此,对于励磁装置而言,不需要较大的磁化磁场,漏磁场的信号就可以被捕捉,这样大大降低了励磁装置的功耗;

19、3.耐提离特性:在移动漏磁检测的过程中,传感器与构件表面必须保持一定的距离,如果距离太近,在构件表面存在异物或凸起等不规则平面等,会直接导致传感器磨损甚至失效。基于磁电复合材料的由磁致伸缩材料与压电材料组合而成;而磁致伸缩材料是一种软磁材料,其相对磁导率在10000左右,在磁场中,该材料能够对磁场起到主动引导、汇聚的作用,因此针对缺陷漏磁场的检测,磁电复合材料同样可以主动汇聚并感应磁场。相较于传统的非磁性材料的磁传感器而言,该传感器能够明显抵抗因为提离值导致的信号衰减问题;

20、4.基于磁电转换原理,无需单独的供电模块为磁传感器供电。



技术特征:

1.一种基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头,其特征在于,包括励磁装置(1)、连接件(2)、传感器夹具(3)和磁电复合材料(4);

2.根据权利要求1所述的基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头,其特征在于,所述励磁装置(1)包括u型磁芯(11)和环绕于所述u型磁芯(11)竖直部分的线圈(12)。

3.根据权利要求1所述的基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头,其特征在于,所述连接件(2)由上至下依次包括励磁装置槽(21)、永磁体槽(23)和探头滑轨(25);

4.根据权利要求3所述的基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头,其特征在于,所述传感器夹具(3)包括上夹紧板(31)和下夹紧板(32);

5.根据权利要求1所述的基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头,其特征在于,所述磁电复合元件(4)包括磁致伸缩带材(41)、压电陶瓷板(42)和导线(43);


技术总结
本发明公开了一种基于磁电复合材料的高灵敏漏磁检测探头,包括励磁装置、连接件、传感器夹具和磁电复合材料;励磁装置为U型结构,连接件固定于励磁装置上,且励磁装置关于连接件对称;传感器夹具位于连接件底部,并可进行上下滑动,磁电复合材料固定于传感器夹具底部,本发明基于磁电转换原理,作为磁传感器拾取漏磁场信号的传感方式,设计了一种高灵敏度、耐提离、低功耗的漏磁检测探头,无需单独的供电模块为磁传感器供电。

技术研发人员:鲁彩江,田斐,刘杰,李成林,叶响,陈镜然,付国强,王熙,王韬,李鑫,曹中清
受保护的技术使用者:西南交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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