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桥梁缆索导波与漏磁复合检测传感器研制
| 论文题名： | 桥梁缆索导波与漏磁复合检测传感器研制 |
| 关键词： | 桥梁缆索;磁致伸缩导波检测;漏磁检测;偏置磁场;复合传感器 |
| 摘要： | 缆索作为索承式桥梁的主要承力部件，其完整性直接关系到桥梁的安全。磁致伸缩导波检测技术可实现缆索内部钢丝缺陷的快速检测，且适用于锚固段钢丝检测，但对远距离缺陷检测精度较低；而漏磁检测技术具有检测精度较高的优点，但无法实现锚固段钢丝的检测。结合两种方法的优势，本论文研制了用于桥梁缆索内部钢丝检测的导波与漏磁复合传感器，该传感器先利用导波完成对整个索体的快速检测，之后利用漏磁对其自由段索体缺陷进行检测，为缆索检测提供了支持。 首先，根据缆索导波和漏磁复合检测需求，研究了偏置磁场在缆索导波与漏磁复合检测中的作用机理。基于磁致伸缩导波检测原理和漏磁检测原理，提出了导波与漏磁复合检测原理。从磁场强度和均匀性出发，分析了偏置磁场对导波与漏磁复合检测的影响。针对缆索导波与漏磁检测具有大提离的特点，利用仿真和实验研究了缆索内部钢丝偏置磁场分布随磁轭式磁化器磁铁间距的变化规律，并发现现有磁轭式磁化器对缆索内部钢丝磁化不足的问题。 然后，为增强缆索内部钢丝的磁化强度，提出了用于提供偏置磁场的环形磁化器和海尔贝克式磁化器。相较于磁轭式磁化器，环形磁化器具有较大的磁化面积；海尔贝克式磁化器可提供更强的磁场。利用有限元仿真确定了环形磁化器和海尔贝克式磁化器的结构尺寸参数，并通过实验验证了两种磁化器均可增加缆索内部钢丝的磁化强度。针对缆索导波检测激励接收一体化需求，通过交变磁场仿真和自激自收式导波检测实验得到了：海尔贝克式磁化器对缆索导波信号影响较小；而环形磁化器对缆索导波信号影响较大，无法有效观测到缆索自身的导波信号。 最后，基于海尔贝克式磁化器研制了一种用于缆索检测的导波与漏磁复合传感器。该传感器主要由海尔贝克式磁化器、导波检测线圈、漏磁探头和外部框架组成，依据缆索直径大小选用相应数量的检测模块，其可适用于不同规格直径缆索。通过实验对研制的传感器进行性能测试，结果表明该传感器可满足缆索导波与漏磁的复合检测。 |
| 作者： | 郭志越 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 徐江 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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