摘要：为开发具有缺陷检测与应力测量双功能的单体传感器,设计出一种包括静态偏置磁路和内、外层感应线圈的一体化传感器结构,可工作于磁致伸缩与磁弹传感器两种模式.结合磁致伸缩与磁弹基本理论,以能量转换效率和应力测量灵敏度为指标,采用有限元仿真法对一体化传感器的偏置磁场进行优化选取.一体化传感器的试验测试结果表明,传感器工作于磁致伸缩传感器模式时,可在直径6.3mm钢杆中激励产生L（0,1）模态超声导波并有效检测出宽度和深度均为1mm的槽型缺陷,增加外层感应线圈的驱动直流可对静态偏置磁场强度进行补偿以使接收的缺陷回波信号幅值增加,提高传感器的缺陷检测能力;工作于磁弹传感器模式时,随激励信号幅值增大,传感器的应力测量灵敏度和测量结果线性度均有提高,其中测量结果线性拟合确定系数最高达0.992 4,表明一体化传感器可用于高精度应力测量.

关键词：磁致伸缩 磁弹 一体化传感器 缺陷检测 应力测量 

单位：北京工业大学机械工程及应用电子技术学院 北京100124