磁致伸缩纵向导波传感器中偏置磁场的优化设计

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1、第24卷第3期传感技术学报Vol．24No．32011年3月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMar．2011BiasMagneticFieldOptimizationofLongitudinalModes*GuidedWaveSensorBasedonMagnetostriction11*21ZHURan，LVFuzai，TANGZhifeng，WANGFei(1．InstituteofModernManufactureEngineering，ZhejiangUni

2、versity，Hangzhou310027，China;)2．InstituteofAdvancedDigitalTechnologiesandInstrumentation，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，ChinaAbstract:Biasmagneticfieldisoneofthekeyfactorsoflongitudinalmodesguidedwavesensorbasedonmagneto-striction．Theoptimalbiasmagnet

3、icfieldisbasedonthematerialandexcitioncondition．Inordertokeepthebiasmagnetperformedintheoptmizedregion，themagneticfieldshouldbeadjustable，andthedetectionsignalshouldbeofhighSNRandlittleinterferencebythebiasmagneticfield．Theusualbiasmagneticprovidersareso

4、lenoidandpermenantmagnet．However，solenoidintroduceselectromagneticinterference，permennantmagnetlacksflexibility．Thenanadjustablebiasmagneticequipmentispromotedanddesigned．Finiteelementanalysisisintroducedtoana-lyzetheadjustingeffectsoftheequipment，andres

5、ultiswelcomed．Theequipmentisusedinlongitudinalmodesguidedwavesensor．Resultsshowthatitiseffectivetoadjustdetectionsignal，andhavethecharacterofhighSNR，easyuse．Thisequipmentissuitableinlongitudinalmodesguidedwavesensorbasedonmagnetostrictiveeffection．Keywor

6、ds:magnetostrictionsensor;longitudinalmodesguidedwave;NDT;biasmagneticfieldEEACC:1270doi:10．3969/j．issn．1004－1699．2011．03．012*磁致伸缩纵向导波传感器中偏置磁场的优化设计11*21竺冉，吕福在，唐志峰，王飞(1．浙江大学现代制造工程研究所，杭州310027;)2．浙江大学数字技术及仪器研究所，杭州310027摘要:偏置磁场大小是磁致伸缩纵向导波传感器设计的关键参数之一，最佳偏置磁场

7、的选择受到材料和激励条件的影响，故要求导波检测系统中偏置磁场可调节性好。目前使用的偏置磁场有两种，其中螺线管线圈产生的磁场信号干扰大，信噪比低，永磁体提供的磁场可调节性不佳。为此，提出一种偏置磁场可以调节的结构方案，并通过该方案研制了一种可以调节的偏置磁场结构。基于建立的数学模型，利用有限元方法验证该结构可以有效调节偏置磁场，应用该结构到纵向磁致伸缩传感器中，结果显示该结构可以有效调节检测信号的幅值，同时，该结构具有信噪比高、使用方便的特点，适合应用于磁致伸缩纵向导波的无损检测。关键词:磁致伸缩传感器纵

8、向导波无损检测偏置磁场中图分类号:TN911．7;TB553文献标识码:A文章编号:1004－1699(2011)03－0371－05磁致伸缩导波无损检测具有传播距离长、检测受到了广泛的关注。激发模态的选择由磁致伸缩传［1］全面和效率高等优点，被用于管道、锚杆一类特感器决定，其中，偏置磁场是影响导波激励模态的关［2－6］殊结构中的缺陷检测。其中，纵向模态导键因素之一，它的作用是保证电声转换时频率一致，［7－8］波对周向缺陷检测灵敏度高、容易