磁致伸缩纵向导波传感器设计和应用研究

摘要

为了满足长距离导波检测对各种类型材料的无损检测，本文以磁致伸缩纵向导波传感器的使用的普适性和检测高效率为目标，就磁致伸缩传感器的激励原理，激励交变磁场和偏置磁场耦合开展了系统研究。并在此基础上，优化了传感器结构设计。主要研究内容包括：
　　 第一章，论述了磁致伸缩导波无损检测设备自主研发的必要性，并对超声导波自动检测技术，磁致伸缩传感器的研究现状及其发展趋势作了总结概括，为本文进一步研究打好基础。
　　 第二章，介绍导波检测的技术特点，建立磁致伸缩导波传感器的检测理论模型。
　　 第三章，设计磁致伸缩纵向导波传感器，建立磁致伸缩纵向导波传感器的检测信号与被测长回转体特征的关系。改进激励接收模块与偏置磁场模块的耦合性能，设计用永磁体做磁源的可调节偏置磁场结构，并介绍一种适合与长期在线监测的传感器结构。
　　 第四章，针对磁致伸缩纵向导波传感器的检测应用，开发检测系统的软件系统。该软件系统具有良好的操作性和可视性。
　　 第五章，实验论证了磁致伸缩纵向导波传感器及软件系统设计的合理性，论证了永磁体提供磁源的可调节偏置磁场的结构具有普适性和提高信噪比的作用。
　　 第六章，对本文的研究内容进行了概括总结，展望了未来的主要研究工作和方向。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究内容和结构

第二章 导波检测理论

2.1 导波概念

2.2 群速度和相速度

2.3 导波的多模态和频散

2.4 长回转体中的波

2.5 本章小结

第三章 传感器设计

3.1 激励和接收模块

3.2 前置信号调理模块

3.3 偏置磁场模块

3.4 实验验证

3.5 永磁体磁源的偏置磁场

3.5.1 永磁体选择

3.5.2 结构设计

3.5.3 永磁体磁源的偏置磁场有限元仿真

3.6 可用于实时监测的传感器

3.7 本章小结

第四章 磁致伸缩传感器导波检测的系统软件设计

4.1 系统设计

4.2 信号发生模块

4.3 传感器信号采集模块

4.4 信号处理模块

4.5 文件管理模块

4.6 本章小结

第五章 磁致伸缩导波传感器和应用软件的实验性应用

5.1 实验系统

5.2 磁致伸缩导波检测系统可用性论证

5.2.1 对锚杆检测

5.2.2 对钢绞线检测

5.3 可调节偏置磁场结构可用性论证

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果