CN103063735A - 五脚磁性应力传感器探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种五脚磁性应力传感器探头，其包括由纯铁或大块非晶铁磁性材料加工而成的磁芯支架，所述磁芯支架的中心一个磁芯脚及其四周有四个磁芯脚，共有五个磁芯脚。其中心磁芯脚上绕有磁化线圈，而两个检测线圈分别缠绕在两组对角设置的磁芯脚上，所述磁化线圈连接交流供电装置，所述检测线圈与传感器的处理芯片通信连接，上述五脚磁性应力传感器探头通过一个磁化线圈和两个检测线圈将被测点的磁特性各向异性效应转变成可以被调理的电信号发送给传感器的处理芯片，以对铁磁性材料的载荷或残留应力进行检测，具有优良的电气性能和磁学性能。灵敏度高，表面适应性强。

Description

五脚磁性应力传感器探头

技术领域

本发明涉及一种检测铁磁性材料的载荷或残留应力的传感器，尤其涉及一种适应于铁磁性材料的载荷或残留应力的四脚磁应力传感器探头。  

背景技术

铁磁性材料在机械加工和热加工的过程中都会产生不同的残留应力，残留应力的存在对材料的力学性能有着很大的影响，焊接件的制造和热处理过程中尤为明显，残留应力的存在一方面工件会降低强度，使工件在制造的过程中，产生变形和开裂等工艺缺陷，另一方面在制造后的自然释放过程中，使材料的疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低，从而造成使用中的诸多问题；

大量的工程实践证实载荷应力是影响大型桥梁、大型压力容器、大型金属构造物材料的疲劳强度、应力腐蚀等力学性能的主要因素

因此，为了对铁磁性材料进行载荷（残留）应力检测人们设计制造了磁性应力测量仪器，磁性应力测量中传感器探头是磁性应力测量仪器的关建部件，它决定了由应力引起的铁磁性材料测点处磁特性各向异性效应转变成电信号的具体形式和方法及实现的手段，传统的应力传感器存在检测精度低，灵敏度差以及适应性差的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四脚磁性应力传感器探头，其具有优良的电气性能和磁学性能，灵敏度高以及表面适应性强特点;

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种五脚磁应力传感器探头，其包括磁芯支架，所述磁芯支架的一个处于中心位置的中心磁芯脚及处于它四周的四个磁芯脚，它共有五个磁芯脚。它的中心磁芯脚上绕有磁化线圈，而两个检测线圈分别缠绕在两组对角设置的磁芯脚上，所述磁芯脚上缠绕有一磁化线圈和两个检测线圈，所述磁化线圈连接交流供电装置，所述检测线圈与传感器的处理芯片通信连接；

特别地，所述五脚磁性应力传感器探头配合被测点为平面、柱形曲面、球形曲面的任一种结构和相应的任一种尺寸；

特别地，所述磁芯支架由电工纯铁或大块非晶铁磁性材料加工而成；

特别地，所述磁芯支架延伸有五个磁芯脚，磁化线圈和检测线圈分别缠绕在中心磁芯脚和两对对角设置的磁芯脚上；

本发明的有益效果为，所述磁应力传感器探头通过一个磁化线圈和两个检测线圈将被测点的磁特性各向异性效应转变成可以被调理的电信号发送给传感器的处理芯片，以对铁磁性材料的载荷或残留应力进行检测，具有优良的电气性能和磁学性能。灵敏度高，表面适应性强。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明五脚磁应力传感器探头的结构示意图；

图中：

1、3、检测线圈引出线；2、磁化线圈引出线；4、磁芯支架；A、C两磁芯脚其上绕一组检测线圈引出线为3；B、D两磁芯脚其上绕一组检测线圈引出线为1;E一中心磁芯脚其上绕一组磁化线圈引出线为2。

具体实施方式

请参照图1所示，图1为本发明五脚磁性应力传感器探头的结构示意图。于本实施例中，所述五脚磁性应力传感器探头包括磁芯支架4，所述磁芯支架4由纯铁或大块非晶铁磁性材料加工而成，且所述磁芯支架4的一个中心磁芯脚及其四周有四个磁芯脚共有五个磁芯脚，其中心磁心脚上绕有磁化线圈，而两个检测线圈分别缠绕在两组对角设置的磁芯脚上，所述五个磁芯脚上分别缠绕有一磁化线圈和两个检测线圈，所述磁芯脚E上缠绕有一磁化线圈和磁芯脚A、C;B、D上分别绕两组检测线圈，所述一个磁化线圈和两个检测线圈分别缠绕在中心磁芯脚和两组对角设置的磁芯脚上，所述磁化线圈通过磁化线圈引出线2接入交流电流，所述检测线圈通过检测线圈引出线1、3与传感器的处理芯片通信连接；

所述五脚磁性应力传感器探头的配合被测点可为平面、柱形曲面、球形曲面的任一种结构和相应的任一种尺寸；

所述五脚磁性应力传感器探头的工作原理为：磁化线圈通有交流电流，这个探头放在钢板上，在没有应力时，探头绕有检测线圈的四个磁芯脚都处在等磁位点，检测线圈没有输出信号，此时输出电压为零，当钢材有载荷（残留）应力时，由于钢板上有载荷(残留)应力，所以钢材在被磁化时存在由载荷（残留）应力引起的磁性各向异性，此时绕有检测线圈的四个磁芯脚的磁性发生了变化，即四脚的磁位不同，因此当磁化信号呈周期性变化时，两个检出线圈中就会分别产生两个输出信号电压v1、v2。这两个电压和磁化电压被同期检波后，其输出电压与应力的关系为：k(                                                

/2=σ1-σ2; φ=(-Tan-1(v2/v1))/2；这里，

是作用在钢板上的主应力，

是

和探头方向的夹角，K是由校正曲线得出的常数。实际测量应力时，用磁性探头在测量点测出两输出电压，然后，利用校正曲线求出主载荷（残留）应力差和方向；

上述五脚磁性应力传感器探头通过一个磁化线圈和两个检测线圈将被测点的磁特性各向异性效应转变成可以被调理的电信号发送给传感器的处理芯片，以对铁磁性材料的载荷或残留应力进行检测，具有优良的电气性能和磁学性能。灵敏度高，表面适应性强。 

Claims (4)

1.一种五脚磁性应力传感器探头，其特征在于：包括磁芯支架，所述磁芯支架的中心一个磁脚及其四周有四个磁芯脚共有五个磁芯脚，其中心磁脚上绕有一磁化线圈，而两个检测线圈分别缠绕在两组对角设置的磁芯脚上，所述磁芯脚上缠绕有一磁化线圈和两个检测线圈，所述磁化线圈连接交流供电装置，所述检测线圈与传感器的处理芯片通信连接。

2.根据权利要求1所述的五脚磁性应力传感器探头；其特征在于：所述五脚磁性应力传感器探头配合被测点为平面、柱形曲面、球形曲面的任一种结构和相应的任一种尺寸。

3.根据权利要求1所述的五脚磁性应力传感器探头；其特征在于：所述磁芯支架由电工纯铁或大块非晶铁磁性材料加工而成。

4.根据权利要求1所述的五脚磁性应力传感器探头；其特征在于：所述磁芯支架延伸有五个磁芯脚，一个磁化线圈和两个检测线圈分别缠绕在两组对角设置的磁芯脚上。

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