摘要：针对预磁化式磁致伸缩扭转导波换能器换能效率低、磁致伸缩材料消磁导致无法长期监测的不足,文中基于反转威德曼效应设计了一种永磁式磁致伸缩扭转导波换能器,适用于长距离管道健康监测。首先,阐述磁致伸缩扭转导波换能器换能机理,提出管道周向永磁阵列和柔性曲折线圈换能器结构。然后,使用COMSOL Multiphysics软件对换能器偏置磁场进行仿真,研究永磁铁对偏置磁场的影响,并确定永磁铁阵列参数。最后,在管道中激励扭转导波,实验研究磁致伸缩贴片宽度对换能器频率响应特性的影响。实验结果表明:设计的换能器能够在管道中激励纯净的T(0,1)模态导波,通过调整磁致伸缩贴片宽度,能够改变换能器中心频率。

摘要：针对不同变形模式压电换能器激发与接收管道中基频扭转导波T(0,1)的特点,设计了一种一发一收式T(0,1)波压电环形阵列。其中,厚度剪切d15模式的压电圆环用于T(0,1)波的激发,面内剪切d24模式的压电圆环用于T(0,1)波的接收。试验验证了这种换能器激发T(0,1)波的信噪比和T(0,1)波在埋地管道中的衰减。结果表明,该换能器对不同涂层埋地管道的探测距离超过20m,在埋地管道的长距离结构健康监测中具有很好的应用前景。