基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置

本申请属于缆索无损检测，更具体地，涉及一种基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置。

背景技术：

1、缆索具有高强质轻、耐久性好以及操作简便等优点，广泛应用于悬索桥、斜拉桥等现代工程结构领域。作为桥梁的关键承载部件，由于承受巨大恒载、活载以及交变应力和震动等，易产生疲劳断丝缺陷。此外，由于应力的存在，及防腐措施的失效，缆索内部容易产生腐蚀缺陷。断丝、腐蚀等缺陷，会对桥梁整体结构安全性和使用寿命造成重大威胁。

2、导波具有单点激励即可检查某一区域的优点，无需移动传感器，并且可实现在锚固区检测。磁致伸缩纵向导波由于其提离大、传感器安装操作简单等优点，已广泛应用于缆索检测。目前多数磁致伸缩导波增强技术，多采用接触式激励或增加激励信号强度的方式。接触式激励对于带有外层非金属材料护套的缆索并不适应，而增加激励信号强度的方式受硬件电路的限制，对导波信号幅值的提升作用有限。

3、相比于钢板、管道等检测对象，缆索磁致伸缩纵向导波检测的加载截面积大，在相同的激励条件下，缆索中激励出的导波信号强度较低。除此之外，缆索外层5-15mm的非金属材料护套使线圈与加载导波的金属材料之间保持较大的提离距离，进一步削弱了缆索中的导波信号强度。在激励导波信号强度一定的情况下，由于信号传播衰减及反射能量损失，对于距离传感器越远、缺陷程度越轻的缺陷，导波的检测能力就越弱，这严重制约了磁致伸缩纵向导波对缆索缺陷的分辨力。

技术实现思路

1、针对相关技术存在的缺陷，本申请实施例提供一种基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，旨在解决缆索磁致伸缩导波检测信号强度较低的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，包括：磁化器组合、线圈和磁场调控板；

3、磁化器组合包括沿缆索表面周向均匀分布的多个磁化器，不同磁化器同侧的磁极磁性相同；

4、线圈周向缠绕在缆索表面各个磁化器的两磁极中间位置；

5、磁场调控板周向缠绕在缆索表面，被配置为调控磁化器组合在缆索中施加的静态偏置磁场，和/或，调控线圈在通入交变激励电流后产生的动态磁场，从而增强缆索磁致伸缩导波检测信号。

6、在一些实施例中，磁场调控板包括偏置磁场调控板组合，偏置磁场调控板组合包括两块偏置磁场调控板，分别周向缠绕在缆索表面各个磁化器的两磁极位置，各个磁化器吸附在两块偏置磁场调控板上；

7、偏置磁场调控板组合被配置为调控磁化器组合在缆索中施加的静态偏置磁场，从而增强缆索磁致伸缩导波检测信号。

8、在一些实施例中，磁场调控板包括动态磁场调控板，动态磁场调控板周向缠绕在线圈的表面；

9、动态磁场调控板被配置为调控线圈在通入交变激励电流后产生的动态磁场，从而增强缆索磁致伸缩导波检测信号。

10、在一些实施例中，磁场调控板包括偏置磁场调控板组合和动态磁场调控板；偏置磁场调控板组合包括两块偏置磁场调控板，分别周向缠绕在缆索表面各个磁化器的两磁极位置，各个磁化器吸附在两块偏置磁场调控板上；动态磁场调控板缠绕在线圈的表面；

11、偏置磁场调控板组合被配置为调控磁化器组合在缆索中施加的静态偏置磁场，动态磁场调控板被配置为调控线圈在通入交变激励电流后产生的动态磁场，从而增强缆索磁致伸缩导波检测信号。

12、在一些实施例中，偏置磁场调控板被配置为提高缆索磁致伸缩导波传感器的偏置磁场工作点的磁致伸缩效率。

13、在一些实施例中，动态磁场调控板被配置为增强缆索内部的轴向动态磁场。

14、在一些实施例中，偏置磁场调控板采用高磁导率金属材料，宽度大于或等于磁化器的磁极长度。

15、在一些实施例中，偏置磁场调控板通过增加磁化器组合和缆索之间的吸附力，减小各个磁化器磁极之间的斥力，增加磁化器组合中可包含的磁化器数量。

16、在一些实施例中，动态磁场调控板采用高磁导率金属材料，宽度大于或等于线圈的宽度。

17、在一些实施例中，动态磁场调控板的宽度的取值范围为1至1.5倍线圈的宽度。

18、本申请实施例提供的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，通过新增磁场调控板，调控磁化器组合在缆索中施加的静态偏置磁场，使得缆索磁致伸缩导波传感器工作在磁致伸缩效率更高的偏置磁场工作点；和/或，调控线圈在通入交变激励电流后产生的动态磁场，增强缆索内部的轴向动态磁场，从而实现对导波检测信号的增强。

技术特征：

1.一种基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，包括：磁化器组合、线圈和磁场调控板；

2.根据权利要求1所述的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，其特征在于，所述磁场调控板包括偏置磁场调控板组合，所述偏置磁场调控板组合包括两块偏置磁场调控板，分别周向缠绕在缆索表面各个磁化器的两磁极位置，各个磁化器吸附在所述两块偏置磁场调控板上；

3.根据权利要求1所述的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，其特征在于，所述磁场调控板包括动态磁场调控板，所述动态磁场调控板周向缠绕在所述线圈的表面；

4.根据权利要求1所述的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，其特征在于，所述磁场调控板包括偏置磁场调控板组合和动态磁场调控板；所述偏置磁场调控板组合包括两块偏置磁场调控板，分别周向缠绕在缆索表面各个磁化器的两磁极位置，各个磁化器吸附在所述两块偏置磁场调控板上；所述动态磁场调控板缠绕在所述线圈的表面；

5.根据权利要求1或2或4所述的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，其特征在于，所述偏置磁场调控板被配置为提高所述缆索磁致伸缩导波传感器的偏置磁场工作点的磁致伸缩效率。

6.根据权利要求1或3或4所述的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，其特征在于，所述动态磁场调控板被配置为增强缆索内部的轴向动态磁场。

7.根据权利要求1或2或4所述的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，其特征在于，所述偏置磁场调控板采用高磁导率金属材料，宽度大于或等于磁化器的磁极长度。

8.根据权利要求1或2或4所述的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，其特征在于，所述偏置磁场调控板通过增加所述磁化器组合和缆索之间的吸附力，减小各个磁化器磁极之间的斥力，增加所述磁化器组合中可包含的磁化器数量。

9.根据权利要求1或3或4所述的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，其特征在于，所述动态磁场调控板采用高磁导率金属材料，宽度大于或等于所述线圈的宽度。

10.根据权利要求1或3或4所述的基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，其特征在于，所述动态磁场调控板的宽度的取值范围为1至1.5倍所述线圈的宽度。

技术总结本申请属于缆索无损检测技术领域，具体公开了一种基于磁场调控的缆索磁致伸缩导波检测信号增强装置，包括：磁化器组合、线圈和磁场调控板，磁化器组合包括沿缆索表面周向均匀分布的多个磁化器，不同磁化器同侧的磁极磁性相同，线圈周向缠绕在缆索表面各个磁化器的两磁极中间位置，磁场调控板周向缠绕在缆索表面，被配置为调控磁化器组合在缆索中施加的静态偏置磁场，和/或，调控线圈在通入交变激励电流后产生的动态磁场，从而增强缆索磁致伸缩导波检测信号。本申请通过新增磁场调控板，调控磁化器组合在缆索中施加的静态偏置磁场，和/或，调控线圈在通入交变激励电流后产生的动态磁场，从而实现对导波检测信号的增强。技术研发人员：武新军,张文龙受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18