六磁极差动式逆磁致伸缩效应应力传感器的设计

基于铁磁材料逆磁致伸缩效应的应力测试是一种新技术。目前对该技术的研究重点是如何提高它的测试灵敏度。涉及测试灵敏度的因素很多 ,其中最主要的因素就是传感器的合理设计。设计了一种六磁极差动式磁致伸缩效应应力传感器 ,并对试件进行了扭转和单向拉伸应力测试。通过与应变电测试验比较 ,验证了该传感器的基本磁测性能与理论分析的一致性 ,结果也表明这种传感器具有灵敏度高、结构简单以及可用于多种形式应力检测等特点。

T型焊接试件焊接残余应力分布的测定

为了掌握钢结构中焊接残余应力的具体分布状态,采用基于逆磁致伸缩效应原理的无损检测方法,利用磁测应力仪对T型焊接试件焊缝附近不同层深处的焊接残余应力进行了实际测量,得到了距焊件表面1、1.5和2 mm三个不同层深的焊接残余应力分布规律,并和基于有限元法的数值模拟计算结果进行了对比分析。结果表明,焊缝附近区域残余应力较大,随着层深的增加,横向和纵向残余应力均由压应力逐渐过渡为拉应力,而纵向残余应力在远离焊缝中心的区域内,则改由拉应力过渡为压应力。

基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术研究进展

概述了国内外基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术的研究进展,重点评述了磁致伸缩导波无损检测技术取得的三方面突破,即磁致伸缩传感器技术、导波特性研究和导波信号处理。提出了有待进一步解决的问题。

差动式逆磁致伸缩应力传感器的设计

基于铁磁材料的逆磁致伸缩效应,设计了一种五磁极差动式应力传感器。通过初步实验,验证了其基本磁测性能,并认为该传感器具有灵敏度较高、可用于扭矩及其它形式应力检测等特点。

铁磁材料单向应力无损检测实验研究

传统的四磁极磁测应力传感器不仅存在结构对称性差异,而且其难以保障检测输出信号零点值为零.引入标准补偿试件平衡待测试件的工况误差,实现环境变量的自动补偿;采取检测线圈同相串联接法,以线圈连接中间接点与电位器滑动点间的电压信号作输出,使零点值可调.实验结果表明,该方法实现了对电路零点值的准确调节,而且传感器的输出特性与理论推导结果呈线性吻合.因此,该传感器可以实现铁磁材料单向应力测试.

基于非晶态合金的应力测量方法的研究

针对基于铁磁材料逆磁致伸缩效应应力检测方法的灵敏度和精度都比较低的问题,对利用非晶态合金材料良好的软磁特性进行间接应力检测的方法进行了试验研究。设计了专用的测量传感器以及测量系统,通过在被测材料表面粘贴TM—M型的Fe基非晶合金薄带,对一维和二维应力状态进行了标定试验。利用回归分析的方法,建立了磁测输出信号电压与应力的数学模型,并用该模型进行了实测试验。试验结果显示,这种间接应力磁测方法的灵敏度和准确性都比较高,具有推广使用的价值。

油井套管应力检测仪器研制与应用

利用逆磁致伸缩效应的铁磁材料应力无损检测技术在无损检测领域中已经发展成熟。在此基础上,开发了一种可以在套管发生塑性形变之初就可能给出套管损坏预报的油井套管应力检测仪。它在大庆油田5口套损井的检测试验表明:该仪器对套管微变形反映明显,此方法在套管检测方面具有其优势。

基于光电测试技术桩土界面受力特性模型试验

为研究预制桩在沉桩过程中桩—土界面侧压力对桩身轴力的影响,模型桩桩身同时埋设温度自补偿微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式(土压力和孔隙水压力)传感器,借助光电一体化测试技术,分析了侧压力对桩身轴力的影响规律。试验结果表明:温度自补偿微型光纤光栅应变传感器性能稳定,可实时监控桩身轴力变化;微型硅压阻式土压力及孔隙水压力传感器成活率高,成功测得了桩—土界面土压力和孔隙水压力。在沉桩过程中,侧压力随贯入深度逐渐增加,同一深度处的侧压力反而减小;侧压力对桩身轴力影响值约为1~2倍,最大可达2.7倍。研究结果对重新认识预制桩的贯入机理及承载性状有重大意义。

新型铣削扭矩传感器的设计

本文描述了一种基于逆磁致伸缩效应的切削扭矩传感器。实验证明,这种传感器可以在线检测切削刀具的切削扭矩。

自补偿式压磁应力传感器设计

针对铁磁材料应力测试参数补偿问题,设计了四极压磁应力检测传感器,利用一对电极检测试件,另一对电极检测补偿试件,并设计了电路,在设计的传感器基础上进行了板材试件拉伸试验,试验验证了传感器的基本磁测性能,它具有性能稳定、结构简单的特点,可用于板材及管材应力在线无损检测。

基于非晶态合金的逆磁致伸缩效应应变计的研究

非晶态合金材料具有良好的软磁特性 ,被广泛用作各类传感器的敏感材料。对基于非晶态合金应变计的工作机理、磁输出特性进行了理论分析 ,设计了相应的磁测系统 ,并利用TM—M型的Fe基非晶合金薄带 ,采用贴片的方法进行了实测试验。试验结果显示 ,这种应变计具有测试准确性高和灵敏度高、测试系统简单等特点 。

钢板应力集中区域的磁检测

针对铁磁性材料(如低碳钢、低合金钢等)在长期使用中易产生缺陷或断裂而导致事故发生的问题,研究了铁磁性材料的内部结构和变化规律;采用铁磁性材料具有的逆磁致伸缩效应与法拉第电磁感应原理相结合的方法,搭建了钢板应力集中区域的检测系统。通过对弱磁信号进行转化、采集、曲线拟合等处理,可以准确直观地显示检测结果。钢板应力检测试验表明,可以实现对铁磁性材料的应力集中区域或缺陷进行检测、定位;而且应力的变化与输出电压近似呈线性关系。

几种磁测残余应力方法及特点对比

对几种磁测残余应力的方法和特点进行了归纳对比,它们是磁巴克豪森效应应力检测方法,利用逆磁致伸缩效应测量应力,利用铁磁类材料的磁记忆检测应力分布,应力致磁各向异性法SMA(Stress-induced Magnetic Anisotropy)和磁致伸缩法(Magnetostriction)。从目前研究现状而言,利用Barkhausen效应实施铁磁类结构构件应力检测技术相对来说最为成熟和广泛,但它有自身的缺陷,故本文又介绍了1台新的磁力仪MAPS(Magnetic Anisotropy and Permeability System),并对MAPS及其他的磁力仪作了比较。

压磁应力传感器差动信号检测电路设计

由于压磁应力传感器结构对称性存在着差异,致使传感器输出信号的零点值调节困难,而传统的电路输出交流信号,不便于信号处理。采取对两组检测信号先整流滤波,再进行分压式比较,使得输出信号直接为直流信号。利用所设计的电路进行了实验,通过调节电位器即可实现传感器零点值的准确调节。通过实验验证了电路的性能,也验证了磁测应力传感器的性能。

基于逆磁致伸缩效应应力无损检测技术的总结与展望

总结无损检测技术的发展阶段和意义以及基于逆磁致伸缩效应应力无损检测技术的理论,多种应力检测传感器结构和此项检测技术的应用领域。对比目前多种重要的无损检测技术,阐述逆磁致伸缩效应应力无损检测的原理、磁力学模型,详细介绍多种应力传感器材料和结构的利弊。进一步分析应力检测的两个重要流程——标定实验和数据处理。突出逆磁致伸缩效应应力无损检测技术在铁磁性材料检测中的优势,依据应用现状提出逆磁致伸缩效应应力无损检测技术的研究趋势和展望。

电动助力转向系统中的转矩传感器设计

介绍了电动助力转向系统中转矩传感器的设计原理以及几种设计方案,并对每种方案的优缺点进行了分析,指出转矩传感器的设计方向。

平面焊接残余应力九极传感器

介绍一种新研发的基于磁应变检测原理的九极传感器,利用ansoft软件对其进行了有限元模拟优化设计,得到合理的几何模型。并对16MnR平板焊缝进行了实验测试,与西安交通大学研制的二极磁测仪的测量结果进行了对比,得到了较吻合的实测结果,进而验证了该种传感器的可行性及其应用价值。

基于弱磁效应的管道应力检测技术

应力集中是造成铁磁性金属管道破坏的主要原因,通过应力的有效检测,可对金属管道的使用状态进行预判,有效保障设备的使用安全。利用铁磁材料能量平衡理论,对应力作用下的材料弱磁效应进行了分析;通过基于金属能带理论的仿真软件建立铁磁材料三维仿真模型,计算了拉应力作用下体系的磁效应特征;设计制作基于差动对称结构的微弱磁场检测传感器,通过基于弱磁传感器的应力检测系统对不同类型的管道应力集中状态进行检测,并利用其他应力检测手段对应力集中情况进行了验证。结果表明,弱磁传感器可有效检测管道表面的弱磁场信号;在应力集中区,弱磁场信号表现出剧烈的波动特征;各种检测手段均验证了弱磁应力检测的有效性,弱磁应力检测技术可有效检测由缺陷或变形等导致的管道应力集中。

基于逆磁致伸缩效应的铁磁构件应力检测方法研究

基于逆磁致伸缩效应的铁磁构件应力测试是一种新的应力无损检测方法,灵敏度低是目前该技术工程化推广应用的瓶颈。针对铁磁构件应力难以检测的问题,提出基于逆磁致伸缩效应的方法对应力进行检测。基于铁磁材料的逆磁致伸缩效应,研制出一种磁各向异性六极探头传感器,并通过对铁磁平板试件单向静载拉伸实验验证其有效性。结果表明,磁各向异性六极探头传感器可以有效检测铁磁平板试件的应力集中位置,且应力与磁信号存在较好的的线性相关性,这为铁磁构件应力检测提供了一条新思路。