磁致伸缩导波检测传感器有限元仿真研究

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1、磁致伸缩导波检测传感器有限元仿真研究摘要：导波在检测管道时无需耦合剂，也不需要与管道相接触接触。用导波检测管材既能节省时间，又能提高检测效率。因此，了解超声导波的特性是使其进入应用行列的关键所在。本文主要对超声磁致伸缩导波进行建模，并根据仿真结果进行分析。永磁铁提供的磁场将管道进行磁化，从而为管道提供了一个偏置磁场；线圈通以高频电流，根据电磁感应定律，变化的电流会在管道中产生交变磁场。本文主要研究磁致伸缩纵向导波的两种模态:一种是L模态，偏置磁场的方向与交变磁场的方向相同；另外一种是T模态，偏置磁场的

2、方向与交变磁场方向垂直。对偏置磁场进行扫描之后，本文分析了在T模态下，偏置磁场的大小与位移的关系；在L模态下，根据质点的位移图得出磁致伸缩导波的传播方式，并且比较了纵向磁致伸缩和横向磁致伸缩的大小。关键词：磁致伸缩导波偏置磁场交变磁场位移指导老师签名：FiniteelementsimulationofmagnetostrictiveguidedwavedetectionsensorStudentname:FengHaoClass:11081318Supervisor:LongShengrongAbst

3、ract:Thereisnoneedtocoupleandcontactwiththepipelinewhenusingguidewavetotestpipe.Touseguidewavetotestpipenotonlycansavetimebutalsocanimproveefficiency.Therefore,understandingthecharacteristicsofultrasonicguidedwaveisthekeytomakeitintoanapplication.Inthis

4、paper,webuildthemodelofthemagnetostrictiveultrasonicguidedwavesandanalysisbasedonthesimulationresults.MagneticfieldprovidedbypermanentmagnetwillMagnetizethepipewhichprovidesabiasmagneticfieldtopip.whenahighfrequencycurrentpassthroughthecoilandaccordingt

5、othelawofelectromagneticinduction,itgeneratesanalternatingmagneticfieldinapipeline,Thispaperstudiesthetwomodeloflongitudinalguidedwaves.OneistheLmodeandthedirectionofthebiasmagneticfieldandthealternatingmagneticfieldarethesame;theotheronisTmode,thedirec

6、tionofbiasmagneticfieldperpendiculartothedirectionofalternatingmagneticfield.Afterscanningthebiasmagneticfield,wecanknowtherelationshipbetweentheamplitudeofthebiasmagneticfieldandthedisplacementfieldunderTmode.InLmode,wecanknowthemagnetostrictivewavepro

7、pagationmethodbasedonthedisplacementoftheparticleandtheamplitudeoftheverticalmagnetostrictionandhorizontalmagnetostriction.Keyword:guidewavethebiasmagneticfieldthealternatingmagneticfielddisplacementfieldSignatureofsupervisor:目录1绪论11.1课题研究的意义11.2国内外研究的现

8、状21.3课题研究的内容42管道中超声导波的理论研究42.1超声波导波理论简介42.2超声波导波的基本特性52.2.1群速度和相速度52.2.2频散特性72.3管道中的超声导波92.3.1管道中的周向导波92.3.2管道中的纵向导波93电磁超声换能器概述93.3.1MsS构成103.3.2铁磁材料的磁化和磁致伸缩特性103.3.3铁磁材料的磁致伸缩特性114comsolmultiphysics介绍134.1数值模拟综述134.2有限元的未来是多物理场14