基于铽镝铁的超磁致伸缩管道导波换能器的研制与缺陷检测
发布时间：2021-08-25 04:34
相比较传统的压电式换能材料,超磁致伸缩材料的机电耦合系数及能量转换效率更高,在导波换能器领域具有巨大的发展潜力。因此,将超磁致伸缩材料运用于高性能导波换能器,以提升管道导波换能器的检测范围及精度,对导波无损检测技术的发展是十分有意义的。本文通过理论与试验相结合的方式对超磁致伸缩管道导波换能器的内部组件进行了设计,研究了各组件参数对换能器激励及接收性能的影响规律,并对换能器的缺陷检测性能进行了试验验证。研究工作及成果主要包括以下内容:（1）结合试验的需求,搭建了管道导波检测系统,对超磁致伸缩导波换能器的激励导波模态与信号进行了选择,制定了用于评判超磁致伸缩导波换能器检测性能的评定参数。针对铽镝铁振子无法直接与管道任意表面相耦合的问题,设计了一种铽镝铁-弹性基底复合振子结构,并根据谐振公式推算出铽镝铁振子的基本尺寸,通过试验确定了弹性基底的最佳尺寸与基底材料。（2）对换能器偏置磁场的结构进行了试验分析,发现对称结构的偏置磁场得到的试验回波系数比非对称结构的更高,研究了不同永磁体数量的偏置磁场对换能器性能的影响,试验发现当永磁体增加到一定数量时,焊缝的回波系数增长速度明显减缓。通过对交变线圈...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管道泄漏引发的事故及污染Figure1.1Accidentsandpollutioncausedbypipelineleaks为保证管道的安全平稳运行，需定期对其进行检测排查，提前发现缺陷并进
江 苏 大 学 专 业 硕 士 学 位 论 文.2(a)。压电材料是一种智能材料，它不仅可以作为驱动能量的来源，也可对外境的变化做出反应。其原理是利用压电及其逆效应，实现电能-机械能之间换[9]。但由于压电材料受到能量密度与转换比较低的性能限制，导致压电换的检测能力有限，难以满足远距离的管道检测要求。而磁致伸缩型换能器一用镍带或磁化钢管本体进行检测，这种设置需要将激励和接收换能器分别置测段的两端，且装卸十分麻烦，检测效率很低。随着对检测量与精度的更高，高性能的导波换能器将成为研究的重点。
基于铽镝铁的超磁致伸缩导波换能器的研制及缺陷检测二章 超磁致伸缩导波换能器的检测理论研致伸缩材料的理论研究伸缩效应性体(如金属 Ni、Fe)的磁化状态发生变化时，其自身几何尺，这就是磁致伸缩效应。反之，当磁性体受到外力作用发生围磁场的变化，这种现象被称为磁致伸缩逆效应[62]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]刀型Terfenol-D传感器激励线圈对激励效果的影响[J]. 姜银方,陈波,雷玉兰,郭永强,刘兵,匡泓锦,蒋俊俊. 电子科技. 2018(08)
[2]磁致伸缩超声导波的包覆层轻烃管道检测试验分析[J]. 谷涛,王强,胡栋,翟永军. 河南科技大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]油气管道安全管理及相关技术现状刍议[J]. 刘钰. 化工管理. 2018(15)
[4]稀土超磁致伸缩材料及其应用研究现状[J]. 殷毅. 磁性材料及器件. 2018(03)
[5]超声导波检测技术的发展与应用现状[J]. 曲志刚,武立群,安阳,白萌,方日,颜达现. 天津科技大学学报. 2017(04)
[6]针对油气管道运输泄露检测技术的研究[J]. 郭绍忠,朱荣军,刘辉,郭小凡,杨筱珊. 化工管理. 2017(22)
[7]超声导波检测技术的发展、应用与挑战[J]. 何存富,郑明方,吕炎,邓鹏,赵华民,刘秀成,宋国荣,刘增华,焦敬品,吴斌. 仪器仪表学报. 2016(08)
[8]管道超声导波检测技术进展[J]. 张跃强,张早校,郝建成,贾云龙,燕学军,马旭兵,韩丁,郭俊杰. 化工设备与管道. 2016(03)
[9]压电材料的研究新进展[J]. 温建强,章力旺. 应用声学. 2013(05)
[10]美国油气管道事故及其启示[J]. 帅健. 油气储运. 2010(11)
博士论文
[1]Galfenol复合悬臂梁磁机耦合建模及实验研究[D]. 曹清华.武汉理工大学 2015
[2]波导结构的特征频率法及其超声导波声弹性效应研究[D]. 刘飞.北京工业大学 2013
[3]超磁致伸缩材料、器件损耗理论与实现研究[D]. 陶孟仑.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]基于驰豫单晶的压电导波换能器的研制及接收试验研究[D]. 陈凯歌.江苏大学 2017
[2]Pb/EPOXY声阻抗梯度复合材料制备与声学特性研究[D]. 陈一萌.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于超声导波的管道非通透缺陷模拟研究[D]. 童今鸣.华东理工大学 2017
[4]基于Terfenol-D的管道超声导波激励换能器的研制[D]. 曹健.江苏大学 2016
[5]管道腐蚀超声导波检测数值仿真研究[D]. 谭冰芯.北京化工大学 2014
本文编号：3361406
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管道泄漏引发的事故及污染Figure1.1Accidentsandpollutioncausedbypipelineleaks为保证管道的安全平稳运行，需定期对其进行检测排查，提前发现缺陷并进
江 苏 大 学 专 业 硕 士 学 位 论 文.2(a)。压电材料是一种智能材料，它不仅可以作为驱动能量的来源，也可对外境的变化做出反应。其原理是利用压电及其逆效应，实现电能-机械能之间换[9]。但由于压电材料受到能量密度与转换比较低的性能限制，导致压电换的检测能力有限，难以满足远距离的管道检测要求。而磁致伸缩型换能器一用镍带或磁化钢管本体进行检测，这种设置需要将激励和接收换能器分别置测段的两端，且装卸十分麻烦，检测效率很低。随着对检测量与精度的更高，高性能的导波换能器将成为研究的重点。
基于铽镝铁的超磁致伸缩导波换能器的研制及缺陷检测二章 超磁致伸缩导波换能器的检测理论研致伸缩材料的理论研究伸缩效应性体(如金属 Ni、Fe)的磁化状态发生变化时，其自身几何尺，这就是磁致伸缩效应。反之，当磁性体受到外力作用发生围磁场的变化，这种现象被称为磁致伸缩逆效应[62]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]刀型Terfenol-D传感器激励线圈对激励效果的影响[J]. 姜银方,陈波,雷玉兰,郭永强,刘兵,匡泓锦,蒋俊俊. 电子科技. 2018(08)
[2]磁致伸缩超声导波的包覆层轻烃管道检测试验分析[J]. 谷涛,王强,胡栋,翟永军. 河南科技大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]油气管道安全管理及相关技术现状刍议[J]. 刘钰. 化工管理. 2018(15)
[4]稀土超磁致伸缩材料及其应用研究现状[J]. 殷毅. 磁性材料及器件. 2018(03)
[5]超声导波检测技术的发展与应用现状[J]. 曲志刚,武立群,安阳,白萌,方日,颜达现. 天津科技大学学报. 2017(04)
[6]针对油气管道运输泄露检测技术的研究[J]. 郭绍忠,朱荣军,刘辉,郭小凡,杨筱珊. 化工管理. 2017(22)
[7]超声导波检测技术的发展、应用与挑战[J]. 何存富,郑明方,吕炎,邓鹏,赵华民,刘秀成,宋国荣,刘增华,焦敬品,吴斌. 仪器仪表学报. 2016(08)
[8]管道超声导波检测技术进展[J]. 张跃强,张早校,郝建成,贾云龙,燕学军,马旭兵,韩丁,郭俊杰. 化工设备与管道. 2016(03)
[9]压电材料的研究新进展[J]. 温建强,章力旺. 应用声学. 2013(05)
[10]美国油气管道事故及其启示[J]. 帅健. 油气储运. 2010(11)
博士论文
[1]Galfenol复合悬臂梁磁机耦合建模及实验研究[D]. 曹清华.武汉理工大学 2015
[2]波导结构的特征频率法及其超声导波声弹性效应研究[D]. 刘飞.北京工业大学 2013
[3]超磁致伸缩材料、器件损耗理论与实现研究[D]. 陶孟仑.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]基于驰豫单晶的压电导波换能器的研制及接收试验研究[D]. 陈凯歌.江苏大学 2017
[2]Pb/EPOXY声阻抗梯度复合材料制备与声学特性研究[D]. 陈一萌.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于超声导波的管道非通透缺陷模拟研究[D]. 童今鸣.华东理工大学 2017
[4]基于Terfenol-D的管道超声导波激励换能器的研制[D]. 曹健.江苏大学 2016
[5]管道腐蚀超声导波检测数值仿真研究[D]. 谭冰芯.北京化工大学 2014
本文编号：3361406
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