導讀
近日，美國西南研究院研發出具有專利權的、更加強大的新一代磁致伸縮傳感器。它能經受住極端的溫度，自動調整頻率，包含了更加強大的磁體，可以更精準地檢測石油、天然氣和化學工業的金屬與非金屬結構，例如管道、存儲罐、錨杆中的潛在問題。
背景
今年春天，筆者為大家介紹過用超聲波結構缺陷的方法。這種方法利用材料及其缺陷的聲學性能差異，通過超聲波傳播波形反射情況和穿透時間的能量變化，來檢驗材料內部缺陷。
下圖中：工地上，技術員正用超聲波相控陣設備，測試管道焊接點的缺損。該檢測裝置由帶有磁輪的框架組成，通過彈簧讓探頭與管道發生接觸。潮溼的區域是超聲波耦合劑，它讓聲波可以穿透管道牆。
同時，筆者還介紹了一種克服了目前超聲波設備缺點的創新設備，它能應用於並非完全平坦表面的物體。該設備就是美國加州大學聖迭戈分校開發的一種柔性貼片。它可以使得在各種異形結構（例如發動機零件、渦輪機、反應器彎管和鐵軌）中，進行超聲波成像變得更容易。這種超聲波貼片是一種便捷的多功能工具，可用於檢查機器部件和建築構件的深層缺陷和損壞。
創新
今天，筆者要再為大家介紹一項用於檢測結構缺陷的新技術，這一次並不是基於超聲波。
近日，美國西南研究院（SwRI）研發出具有專利權的、更加強大的新一代磁致伸縮傳感器。它可以經受住極端的溫度，自動調整頻率，而且包含了更加強大的磁體。這種小巧的磁致伸縮換能器（MsT™），能更精準地檢測石油、天然氣和化學工業的金屬與非金屬結構，例如管道、存儲罐、錨杆中的潛在問題。
技術
這種環形、硬殼的 MsT 傳感器夾在管道和其他結構的周圍，工作範圍是從半英寸到70英寸的圓周。它能檢測材料缺陷、腐蝕以及有產生裂縫與洩漏風險的區域。在僅為1.1英寸的寬度上，MsT 採用了較少的剪切波耦合劑（一種幫助能量傳輸的膠），並且幹耦合（意味著沒有使用耦合劑）時所需的夾緊力較少。
MsT 傳感器能永久地安裝在結構上，提供持續監測。一個由電池供電的集線器，採集並無線傳輸來自傳感器的數據，且一次可連接多個傳感器。這個集線器可以通過編程自動改變傳感器的頻率，來滿足工業安全標準，即採用至少兩個頻率測試一種結構。
高溫加速了金屬結構中的腐蝕。為此，MsT 設計得可承受住500攝氏度的高溫。它可以安裝在極熱的結構上來檢測缺陷，也可以接受住顯著低於冰點的低溫。
此外，該傳感器可以分段地掃描一個結構，提供更徹底全面的檢查。通過輕輕地撥動內置按鈕，MsT 更輕易地完成從橫向導波轉化為縱向導波的耗時任務，縱波更適合埋設的管道，而橫波更適合檢測充滿液體的結構。
價值
SwRI 主管工程師、傳感器改進計劃的領導者 Sergey Vinogradov 博士表示：“MsT 系統提供了更高水平的信號強度。這項用戶友好的技術更精準地定位結構問題。這是一種非常可靠、尖端、持久的傳感器，你幾乎能在任何地方安裝它，從海底到空地。”
他還表示：“MsT 小巧且易於安裝，也更加便捷。通過這種經過改善的傳感器，操作員無需改變硬件去改變頻率。而且這個功能是自動的，從而可以減少人工操作的失誤。當每天需要將傳感器安裝在多個、難以安裝的地點時，這個功能顯得特別有用。”
關鍵字
磁、傳感器、結構檢測
【1】https://www.swri.org/press-release/swri-magnetostrictive-transducer-nondestructive-evaluation-nde
【2】Hongjie Hu, Xuan Zhu, Chonghe Wang, Lin Zhang, Xiaoshi Li, Seunghyun Lee, Zhenlong Huang, Ruimin Chen, Zeyu Chen, Chunfeng Wang, Yue Gu, Yimu Chen, Yusheng Lei, Tianjiao Zhang, NamHeon Kim, Yuxuan Guo, Yue Teng, Wenbo Zhou, Yang Li, Akihiro Nomoto, Simone Sternini, Qifa Zhou, Matt Pharr, Francesco Lanza di Scalea, Sheng Xu. Stretchable ultrasonic transducer arrays for three-dimensional imaging on complex surfaces. Science Advances, 2018; DOI: 10.1126/sciadv.aar3979
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