CN116930325B - 用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器 - Google Patents
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Abstract
用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，涉及一种电磁超声复合式换能器。本发明为了解决利用现有技术进行缺陷检测成像时存在体积大成本高的问题。本发明包括弯曲线圈、磁铁阵列、磁致伸缩材料和接收线圈；在使用状态下，弯曲线圈在长度方向上形成多个弯曲单元，每个弯曲单元包括直线段部和弯曲段部，直线段部和弯曲段部交替设置；磁铁阵列放置在弯曲线圈轴向直线段上方，充磁方向垂直于管道表面；磁铁阵列包括多组磁铁组合单元，每组磁铁组合单元包括多个直于管道表面并行设置的磁铁，且并行设置的磁铁中的相邻两个磁铁的磁极方向相反，相邻组的磁铁组合单元对应的磁极顺序相反；每组接收线圈设置于相邻的两组磁铁组合单元之间。
Description
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，涉及一种电磁超声复合式换能器。
背景技术
在工业生产中，金属管道在航天航空、国防工业和电子通讯等领域广泛应用。然而在管道的使用过程中由于长时间工作以及各种环境因素的影响容易产生缺陷，如果不及时处理，极易造成事故。对于服役中的机组管道，当部件中含有裂纹、焊接气孔等缺陷时，会严重影响机组的正常运行，降低机组的实际服役寿命，对管道进行无损检测并对管道缺陷成像，及时采取相应措施，可以有效避免事故发生。因此，对金属管道进行缺陷检测并成像有助于分析管道状态，对保证其可靠运行具有重要意义。
管道中的超声导波在相同频率下存在多个模态，其在管道的振动特性如图1所示，其中(a)为扭转模态，(b)为纵向模态，(c)为弯曲模态；扭转模态为周向振动；纵向模态为轴向传播；弯曲模态为弯曲振动，沿轴向传播。纵向模态和弯曲模态存在频散现象，会使得检测信号难以识别；而T(0,1)模态导波在管道中仅有周向方向的位移，且随着扭转导波模数的增加导波截止频率变大，因此可以在低频范围激发单一模态的扭转导波T(0,1)用于管道轴向方向的缺陷检测。
电磁超声换能器的换能机理主要包括洛伦兹力机理和磁致伸缩机理。当管道表面的线圈通高频信号时，管道表面的趋肤深度内将会感应出相应频率的涡流；同时在管道上施加垂直于管道表面的静磁场，那么涡流在磁场作用下就会产生洛仑兹力。在交变的洛仑兹力的作用下，管道表面质点就会产生周期性的振动和弹性形变，如图2所示，当这种振动以波的形式在试件中传输时，就形成了超声波。磁致伸缩原理示意图如图3所示，沿着管道的周向方向施加稳态偏置磁场时，管壁的磁畴会发生磁化现象，内部磁畴发生一定程度的偏转，在此基础上对线圈加载交变的电流会在线圈内的管壁上形成一个沿管壁轴向方向的交变磁场，磁畴在交变磁场的作用下，以偏置磁场为中心，产生正反偏转，从而得到相应的振动输出，形成超声波。
利用超声导波技术对管道进行检测时，可以利用扭转导波检测管道缺陷。对于根据磁致伸缩机理设计的换能器，一般有贴片式磁致伸缩换能器和非接触式磁致伸缩换能器两种。对于贴片式换能器，常将一块高磁致伸缩特性材料通过耦合剂粘贴到管道表面以增强磁致伸缩强度；对于非接触式磁致伸缩换能器，对管道的磁致伸缩特性有一定要求，对于铁、铝等磁致伸缩系数较小的材料，无法使用这种换能器产生扭转导波。对于根据洛伦兹力机理设计的换能器，需要利用超声导波换能器阵列产生轴对称力。
为了对管道进行缺陷检测成像，通常需要使用到电磁超声换能器阵列，一般需要多路通道激励超声信号。而电磁超声激励源通常需要大功率输出，多通道激励源会增加成本、体积和重量等。同时由于自发自收式换能器需要共用换能器发射和接收共用同一阻抗匹配网络，换能效率低，而使用一发一收式的换能器会大大增加换能器体积，从而增加检测成本。目前没有关于电磁超声复合式换能器结构。
发明内容
本发明为了解决目前有一种没有电磁超声复合式换能器结构，利用现有技术进行缺陷检测成像时存在体积大成本高的问题。
用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，包括弯曲线圈、磁铁阵列、磁致伸缩材料和接收线圈；
所述的弯曲线圈采用单通道线圈，单通道线圈采用回字形绕制方式；在使用状态下，弯曲线圈在长度方向上形成多个弯曲单元，每个弯曲单元包括直线段部和弯曲段部，直线段部和弯曲段部交替设置；且弯曲线圈围绕管道周向放置，此时弯曲单元在管道周向形成并列串联的设置结构，相邻的两个直线段部的电流方向相反；
所述的磁铁阵列放置在弯曲线圈轴向直线段上方，充磁方向垂直于管道表面；磁铁阵列包括多组磁铁组合单元，每组磁铁组合单元包括多个垂直于管道表面并行设置的磁铁，且并行设置的磁铁中的相邻两个磁铁的磁极方向相反；
每组磁铁组合中相邻两个磁铁的磁极方向相反的磁铁在直线段部形成了交错设置的磁极顺序，同时相邻组的磁铁组合单元对应的磁极顺序相反；
所述的接收线圈设置为多组且相互独立，每组接收线圈设置于相邻的两组磁铁组合单元之间；每组接收线圈采用曲折线圈，曲折线圈的绕制方式为：漆包线沿单一圆周方向紧密绕制，将不同绕制方向的线性线圈串联一起即形成曲折线圈；
对于曲折线圈中的线性部分数量应与磁铁组合单元中的磁铁数相同，缠绕长度方向上的线性线圈宽度小于等于磁铁并行设置方向上的磁铁宽度，且相邻线性线圈的中心距等于并行设置方向上的磁铁宽度；
通过共用磁铁阵列，将发射线圈部分和接收线圈部分结合在一起，形成复合换能器结构。
进一步地，所述电磁超声复合式换能器还包括磁致伸缩材料，用于接收信号；
当设置磁致伸缩材料时，磁致伸缩材料位于弯曲线圈中相邻的直线段部之间的空余位置，且磁致伸缩材料分别设置在每组接收线圈的正下方。
进一步地，所述磁致伸缩材料采用磁致伸缩贴片或磁致伸缩涂层的形式设置。
进一步地，所述磁致伸缩材料包括四氧化三铁、铽镝铁、铁钴合金、铁镓合金。
进一步地，当磁致伸缩材料采用磁致伸缩贴片时，磁致伸缩贴片通过耦合剂粘贴在管道表面；当磁致伸缩材料采用磁致伸缩涂层时，磁致伸缩涂层喷涂在管道表面。
进一步地，单通道线圈采用的回字形绕制方式如下：
漆包线从最外侧/最里侧逐圈绕制到最里侧/最外侧，每一圈漆包线紧密相邻；线圈的轴向方向上，将线圈的一端记为左侧，另一端记为右侧，漆包线从最左侧缠绕到最右侧，然后从里侧/外侧绕回至最左侧部位形成一圈，然后与上一圈漆包线紧密相邻，继续缠绕。
进一步地，不同绕制方向的线性线圈串联一起形成的曲折线圈中，串联相邻的线性线圈绕制方向相反。
进一步地，接收线圈中产生的电流传输方向沿圆周方向。
进一步地，弯曲线圈在长度方向上形成的多个弯曲单元中，弯曲单元的数量为4-10。
有益效果：
1.对于复合式换能器，在基于洛伦兹力机理的单通道激励源的扭转导波发射部分基础上，通过共用磁铁阵列为磁致伸缩扭转导波接收部分提供偏置磁场，减小了换能器体积，降低了换能器的制作成本，增强了在狭小空间安装和操作的灵活性。
2.可以多点接收导波信号，有利于成像算法进行管道缺陷成像。
3.针对单通道自发自收式换能器无法对缺陷进行周向定位的问题，本发明能根据反射回波信号对管道缺陷进行周向定位、类型识别和尺寸量化，因此，该换能器可以对整个管道进行缺陷评估。
4.可以利用磁致伸缩涂层材料代替磁致伸缩贴片，在高温情况激发扭转导波，提高检测性能。
附图说明
图1为各模态振动特征。
图2为洛伦兹力机理示意图。
图3为磁致伸缩机理示意图。
图4为电磁超声复合式换能器示意图。
图5为线性线圈与曲折线圈绕制方式
图6为换能器结构与线圈绕制方式示意图。
图7为换能器结构示意图。
图8为实验装置示意图。
图9为实施例的实验结果图。
具体实施方式
本发明提出了用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，复合式换能器由发射部分和接收部分组成，利用单通道弯曲线圈和阵列式磁铁组成发射部分，激发沿管道轴向传播的扭转导波，在此基础上，利用磁铁阵列间的磁场给接收部分提供静态磁场，可接收沿管道轴向方向传播的扭转导波，多点接收含缺陷信息的信号可以实现管道缺陷成像。
在这种复合式换能器设计中，发射部分包括弯曲线圈和磁铁阵列，在使用状态下弯曲线圈和磁铁阵列围绕管道周向设置。磁铁阵列为发射换能器提供偏置磁场，弯曲线圈呈周向排列并且产生沿轴向传播的电流。由于磁场和电流的极化在管道圆周上交替，圆周阵列中每个部分产生的力在同一方向上。周向感应磁场使洛伦兹力指向圆周方向，这一系列扭转力产生扭转导波。对于接收部分，由于相邻磁铁阵列的缝隙存在周向磁场，可以通过线性线圈基于磁致伸缩逆效应接收扭转导波。铁磁性材料在方向垂直的水平偏置磁场和交流线圈提供的动态磁场的共同作用下，接收扭转导波。
下面结合具体实施方式进行说明。
具体实施方式一：
本具体实施为一种用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，包括弯曲线圈、磁铁阵列、磁致伸缩材料，以及接收线圈。
所述的弯曲线圈采用单通道线圈，单通道线圈为回字形绕制方式(即单通道线圈的漆包线每圈为回字形绕制)，从最外侧(或最里侧)逐圈绕制到最里侧(或最外侧)，每一圈漆包线紧密相邻；线圈的轴向方向上，将线圈的一端记为左侧，另一端记为右侧，漆包线从最左侧缠绕到最右侧，然后从里侧(或外侧)绕回至最左侧部位形成一圈，然后与上一圈漆包线紧密相邻，继续缠绕。
在使用状态下，弯曲线圈在长度方向上形成多个弯曲单元，每个弯曲单元包括直线段部和弯曲段部，直线段部和弯曲段部交替设置；且弯曲线圈围绕管道周向放置，此时弯曲单元在管道周向形成并列串联的设置结构，由于是单通道线圈，所以相邻的两个直线段部的电流方向相反。
所述的磁铁阵列放置在弯曲线圈轴向直线段上方，充磁方向垂直于管道表面；磁铁阵列包括多组磁铁组合单元，每组磁铁组合单元包括多个直于管道表面并行设置的磁铁，且并行设置的磁铁中的相邻两个磁铁的磁极方向相反，例如：一个磁铁的S极靠近管道、N极远离管道，那么并行设置的磁铁中相邻的磁铁的N极靠近管道、S极远离管道；
一个直线段部的上面(背离管道的一侧)对应设置一组磁铁组合单元，每组磁铁组合单元的多个并行设置的磁铁的并行排列的方向沿着直线段部；每组磁铁组合单元为并行设置且相邻两个磁铁的磁极方向相反的磁铁组合单元，相邻两个磁铁的磁极方向相反的磁铁在直线段部形成了交错设置的磁极顺序，同时相邻组的磁铁组合单元对应的磁极顺序相反；例如：一组磁铁组合单元对应的磁极顺序为NSN，则相邻组的磁铁组合单元对应的磁极顺序为SNS；
所述的接收线圈设置为多组且相互独立，每组接收线圈设置于相邻的两组磁铁组合单元之间。每组接收线圈可以采用曲折线圈，其绕制方式如图5所示。线性线圈为漆包线沿单一圆周方向紧密绕制，将不同绕制方向的线性线圈串联一起即形成曲折线圈，曲折线圈串联相邻的线性线圈绕制方向相反。对于曲折线圈中的线性部分数量应与磁铁组合单元中的磁铁数相同，缠绕长度方向上的线性线圈宽度w小于等于磁铁并行设置方向上的磁铁宽度，且相邻线性线圈的中心距d等于并行设置方向上的磁铁宽度。根据逆磁致伸缩机理，接收线圈中产生的电流传输方向沿圆周方向，以三个线性线圈串联为例说明，对应在图6中最左侧的一组接收线圈产生电流传输方向(从上到下)为右、左、右，都是沿着管道的圆周方向，同时相邻组接收线圈产生电流传输方向(从上到下)为左、右、左，都是沿着管道的圆周方向。
通过共用磁铁阵列，将发射线圈部分和接收线圈部分结合在一起，形成复合换能器结构，如图4和图6所示。
本发明可以选择磁致伸缩材料接收信号。对于碳钢管和镍管等具有铁磁特性的管道，可以不需要磁致伸缩材料，直接利用管道本身磁致伸缩特性接收信号；对于铁管和铝管等材料，则设置磁致伸缩材料接收信号。磁致伸缩材料采用磁致伸缩贴片或磁致伸缩涂层；
当设置磁致伸缩材料时，磁致伸缩材料位于弯曲线圈中相邻的直线段部之间的空余位置，且磁致伸缩材料分别设置在每组接收线圈的正下方(靠近管道的一侧为下方)，磁致伸缩贴片通过耦合剂粘贴在管道表面，或者磁致伸缩涂层喷涂在管道表面，磁致伸缩涂层材料选用通常采用饱和磁场低、应变系数大的磁致伸缩材料，如四氧化三铁、铽镝铁、铁钴合金、铁镓合金等。每组接收线圈放置在对应的磁致伸缩材料的上表面。
本发明只需利用一个激励源驱动换能器，将单通道的弯曲线圈和磁铁阵列沿管道周向排列，磁铁阵列为发射换能器和接收换能器提供偏置磁场，磁铁阵列中轴向磁铁数越多，换能器的换能效率越高、激发扭转导波信号越强，也可以通过叠加磁铁层数提高磁场强度、提高换能器的换能效率，如图7所示。
为了对管道缺陷成像，需要采集多点信号。本发明所设计换能器可以实现多点信号采集。利用该复合式换能器可以根据需要设计阵列数，由于接收线圈是放置在弯曲线圈中相邻直线段部之间的空余位置，利用磁铁阵列之间的周向磁场作为静态磁场接收信号，因此，当阵列数越多，接收线圈可采集的位置就越多。
本发明的换能器的重点技术在于：
1、单通道激励源激发扭转导波的发射部分结构：将单通道弯曲线圈沿管道圆周方向对称阵列式放置于管道，弯曲线圈绕制方式如图6所示，其阵列数一般大于等于4且阵列数越多有利于管道周围的力分布更加对称均匀，但是考虑到永磁体的与接收换能器的体积，一般采用4-10个阵列；单通道弯曲线圈由单通道激励源激励，金属表面的趋肤深度内将会感应出相应频率的涡流；在弯曲线圈轴向直线段上方放置磁铁阵列，磁铁阵列充磁方向垂直于管道，施加垂直管道表面的静磁场，那么涡流在磁场作用下就会产生力的作用，即洛仑兹力，且洛伦兹力指向圆周方向。在交变的洛仑兹力的作用下，试件表面质点就会产生周期性的振动和弹性形变，产生扭转导波。
单通道弯曲线圈为回字形绕制方式，从最外侧(最里侧)逐圈绕制到最里侧(最外侧)，每一圈漆包线紧密相邻；漆包线从第一列轴向直线段沿曲折线圈样式缠绕到最后一列轴向直线段，然后从下方返回至第一列轴向直线段，重复至弯曲线圈具有一定宽度。
磁铁阵列由充磁方向垂直于管道表面的永磁铁组成，每列磁铁沿着管道轴向排列，磁铁周向宽度大于等于弯曲线圈宽度。相邻磁铁的极性相反，每列磁铁的数量越多，换能器的换能效率越高，激发的扭转导波信号越强。每列磁铁可由单层或多层磁铁叠加组成，增加磁铁层数可以提高磁场强度、提高换能器的换能效率。同一圆周的相邻阵列的磁铁极性相反，磁铁阵列放置于弯曲线圈轴向直线段上方，因此，磁铁阵列数与弯曲线圈轴向直线段数量有关，磁铁阵列数越多，切向力分布越均匀，易于快速形成扭转导波，且相邻磁铁之间的接收点越多。换能器阵列数应考虑管道半径与线圈阻抗和换能器体积。磁铁宽度为中心频率对应的T(0,1)导波波长的0.5倍。
2、与发射部分复合的接收部分结构：接收部分包括磁铁阵列、接收线圈，还可以包括磁致伸缩材料。对于碳钢管和镍管等具有铁磁特性的管道，可以不需要磁致伸缩材料，直接利用管道本身磁致伸缩特性接收信号，因此接收线圈直接放置于管道表面；对于铁管和铝管等材料，可以选择磁致伸缩材料粘贴在管道表面，线圈放置在磁致伸缩材料表面。
磁致伸缩材料主要包括磁致伸缩贴片和磁致伸缩涂层材料，磁致伸缩贴片通过耦合剂粘贴在管道表面；磁致伸缩涂层喷涂在管道表面，磁致伸缩涂层材料选用通常采用饱和磁场低、应变系数大的磁致伸缩材料，如四氧化三铁、铽镝铁、铁钴合金、铁镓合金等。
接收线圈可以用线性线圈或曲折线圈，线圈由多匝导线紧密并排绕制。接收线圈与发射换能器中的磁铁阵列缝隙中的周向磁场产生的静态偏置磁场共同作用接收扭转导波。
3、多点接收特性。由于复合式换能器中由于接收线圈是利用磁铁阵列之间的周向磁场提供静态磁场，磁铁阵列数量较多，因此将接收线圈放在不同磁铁阵列之间可以接收到不同位置的导波信号。多点接收到的导波信号可以通过成像算法进行管道缺陷成像。
实施例
使用本发明提出复合式换能器结构，在公称直径100mm，壁厚3mm的铝管中激励和接收频率为200kHz的T(0,1)导波。首先，根据中心频率计算磁铁阵列宽度、线性线圈长度及磁致伸缩贴片长度尺寸。求解特征方程可知钢管中T(0,1)导波的声速约为3240m/s，波长约为16mm，因此磁铁宽度为8mm；每个阵列采用7个磁铁，磁铁为n52钕铁硼强力磁铁。根据阵列中磁铁的宽度总和计算得线圈长度为56mm，线圈宽度设计为20mm。线圈采用线性线圈结构，导线由0.4mm直径的漆包线沿同一方向紧密并排绕制。磁致伸缩贴片宽度选取与线性线圈等宽，涂层宽度为20mm；磁致伸缩贴片耦合剂为环氧树脂。
对复合式换能器进行安装，实验装置如图8所示，管道缺陷成像装置包括信号发生器、功率放大器阻抗匹配网络、前述的电磁超声复合式换能器，信号放大器、数据采集卡和计算机；信号发生器用于发生信号，信号经过功率放大器放大后输出给阻抗匹配网络，然后通过电磁超声复合式换能器采集信号，采集的信号再经过信号放大器后输入数据采集卡，最后输出给计算机进行检测数据处理和结果展示。
将单通道弯曲线圈绕在管道距离右端面300mm、左端面650mm的表面，形成完整的环状结构，并在每个线圈阵列上方固定永磁体阵列。然后，粘贴磁致伸缩贴片，再将线性线圈放置在磁致伸缩贴片表面。信号发生器激励信号为5周期，频率为200kHz正弦脉冲，由信号发生器产生的脉冲信号幅值非常小，很难激励换能器，因此需要功率放大器增强信号幅值。阻抗匹配网络保证发射传感器的输出功率达到最大，使换能器在管道中激励扭转导波；扭转导波沿管道传播，遇到端面时，将产生反射，形成反射回波，回波信号经多通道接收换能器接收，放大器将所接收信号放大，经过数据采集卡传给计算机。采集到的信号如图9所示。
本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，包括弯曲线圈、磁铁阵列、磁致伸缩材料和接收线圈；
所述的弯曲线圈采用单通道线圈，单通道线圈采用回字形绕制方式；在使用状态下，弯曲线圈在长度方向上形成多个弯曲单元，每个弯曲单元包括直线段部和弯曲段部，直线段部和弯曲段部交替设置；且弯曲线圈围绕管道周向放置，此时弯曲单元在管道周向形成并列串联的设置结构，相邻的两个直线段部的电流方向相反；
所述的磁铁阵列放置在弯曲线圈轴向直线段上方，充磁方向垂直于管道表面；磁铁阵列包括多组磁铁组合单元，每组磁铁组合单元包括多个垂直于管道表面并行设置的磁铁，且并行设置的磁铁中的相邻两个磁铁的磁极方向相反；
每组磁铁组合中相邻两个磁铁的磁极方向相反的磁铁在直线段部形成了交错设置的磁极顺序，同时相邻组的磁铁组合单元对应的磁极顺序相反；
所述的接收线圈设置为多组且相互独立，每组接收线圈设置于相邻的两组磁铁组合单元之间；每组接收线圈采用曲折线圈，曲折线圈的绕制方式为：漆包线沿单一圆周方向紧密绕制，将不同绕制方向的线性线圈串联一起即形成曲折线圈；
对于曲折线圈中的线性部分数量应与磁铁组合单元中的磁铁数相同，缠绕长度方向上的线性线圈宽度小于等于磁铁并行设置方向上的磁铁宽度，且相邻线性线圈的中心距等于并行设置方向上的磁铁宽度；
通过共用磁铁阵列，将发射线圈部分和接收线圈部分结合在一起，形成复合换能器结构。
2.根据权利要求1所述的用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，所述电磁超声复合式换能器还包括磁致伸缩材料，用于接收信号；
当设置磁致伸缩材料时，磁致伸缩材料位于弯曲线圈中相邻的直线段部之间的空余位置，且磁致伸缩材料分别设置在每组接收线圈的正下方。
3.根据权利要求2所述的用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，所述磁致伸缩材料采用磁致伸缩贴片或磁致伸缩涂层的形式设置。
4.根据权利要求3所述的用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，所述磁致伸缩材料包括四氧化三铁、铽镝铁、铁钴合金、铁镓合金。
5.根据权利要求3所述的用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，当磁致伸缩材料采用磁致伸缩贴片时，磁致伸缩贴片通过耦合剂粘贴在管道表面。
6.根据权利要求3所述的用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，当磁致伸缩材料采用磁致伸缩涂层时，磁致伸缩涂层喷涂在管道表面。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，单通道线圈采用的回字形绕制方式如下：
漆包线从最外侧/最里侧逐圈绕制到最里侧/最外侧，每一圈漆包线紧密相邻；线圈的轴向方向上，将线圈的一端记为左侧，另一端记为右侧，漆包线从最左侧缠绕到最右侧，然后从里侧/外侧绕回至最左侧部位形成一圈，然后与上一圈漆包线紧密相邻，继续缠绕。
8.根据权利要求7所述的用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，不同绕制方向的线性线圈串联一起形成的曲折线圈中，串联相邻的线性线圈绕制方向相反。
9.根据权利要求8所述的用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，接收线圈中产生的电流传输方向沿圆周方向。
10.根据权利要求9所述的用于金属管道缺陷成像的电磁超声复合式换能器，其特征在于，弯曲线圈在长度方向上形成的多个弯曲单元中，弯曲单元的数量为4-10。
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