磁致伸缩式导波检测系统设计

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3、：、４’绛关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有枚保管、并向右关部口送交学位论文的原件与复印件；②学校可Ｕ（采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑤学校可允许学位论文被查阅或借巧；？学校可从学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可从公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。、，？夕球＇。签名＝日期；１导师签名：曰期；中北大学学位论文磁致伸缩式导波检测系统设计摘要磁致伸缩式超声导波检测技术综合了电磁超声与导波检测的优点，具有非接触、

4、无需耦合剂、传播损耗小、检测全面等特点，能够有效地应用于管道、钢索、锚杆等一类长距离轴向对称的结构圆钢的检测。特别是对于外部有包覆层的检测对象，利用铁磁性材料自身所具有的磁致伸缩特性，无需去除外包层就能够进行缺陷识别和健康状况评估。目前，磁致伸缩导波检测技术已成为我国检测技术研究的前沿与热点，大多数研究主要集中于磁声转换理论模型的建立与换能器的优化设计。本文在理解检测原理的基础上，分析了磁声换能效率，设计了检测系统并进行了相关的实验。主要研究内容如下：首先，分别论述了磁致伸缩与导波理论，并重点研究了杆中的导波，从而引出磁致伸缩导波检测原理及基于磁致伸缩效应的杆中导波的激励

5、与接收。其次，以磁致伸缩纵向导波检测技术为主，针对电磁超声换能效率低的关键问题，以提高换能效率为目的，分别从构成换能器的三部分（磁致伸缩材料、偏置磁场、感应线圈）进行分析，实现换能器结构设计。再次，针对磁致伸缩换能器设计了检测系统，包括硬件电路与软件系统部分。激励端能够提供一个频率、周期数、触发间隔可调的汉宁窗调制单频窄脉冲信号，输出功率可达将近40W。接收端为了很好的抑制噪声前级采用了差分设计，电路总体增益为120dB，能够将微伏级回波信号进行足够放大，实现数据采集。最后，利用设计的换能器与检测系统对磁致伸缩材料进行检测，磁致伸缩换能器的工作频率实现300kHz～1MH

6、z扫频测试。通过信号处理技术对回波信号进行分析处理，提高检测结果精度，并与理论值做对比，分析误差范围，验证系统的可行性与实用性。关键词：磁致伸缩，导波检测，换能效率，检测系统，回波分析中北大学学位论文DesignofmagnetostrictiveguidedwavedetectionsystemAbstractMagnetostrictiveultrasonicguidedwavetestingtechnologycombinestheadvantagesofelectromagneticultrasonicandguidedwavedetection,ithasthe

7、characteristicsofnon-contact,noneedofcouplingagent,smalllossofpropagation,comprehensivedetection,etc.Itcanbeeffectivelyusedforthedetectionofroundsteeloflongdistanceandsymmetricstructure,suchaspipes,cables,anchor,etc.Especiallyfordetectingobjectsofexternalcladdinglay