[發明專利]金屬表面缺陷微波無損檢測裝置及其檢測方法

無效

• 申請號: 201110169301.3
• 申請日: 2011-06-22
• 公開（公告）號: CN102253058A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 段滋華;李艷萍;楊晨;馬海桃;何銀鳳;王世乾;姚遠
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N22/02
• 分類號: G01N22/02
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種金屬缺陷檢測裝置及其檢測方法，尤其是包括微波掃頻儀、“T”型管、定向耦合器、波導探頭、短路活塞和微波矢量網絡分析儀的一種金屬表面缺陷微波無損檢測裝置及其檢測方法。

背景技術

現有金屬表面缺陷無損檢測的方法為滲透法（PT）、磁粉法(MT)、渦流法（ET）等，但在一些檢測工況下存在很大的局限性。如，滲透法和磁粉法均是直接接觸檢測，對被測金屬為非金屬覆蓋或者包裹的情況下，無法進行檢測。而滲透法難以確定其缺陷的實際深度，且存在滲透劑對環境的污染問題；磁粉法只適用于鐵磁性材料的微米級裂紋，操作繁瑣——在檢測之前需要對工件進行清潔處理，之后要進行必要的退磁處理。非接觸渦流法通過測定線阻抗的變化，判斷被測試件有無缺陷，難以判斷其缺陷的種類、位置和形狀，需要輔以其他無損檢測方法進行定位和定性。渦流檢測儀的頻率較低，穿透性差，對有非金屬覆蓋層下的金屬表面缺陷檢出率低，甚至檢測不出。另外，在進行檢測時必須是在無外界干擾的情況下對金屬表面進行檢測，不能夠實時在線監測，也不能對檢測結果進行記錄、分析、處理和存檔。

發明內容

本發明提供一種金屬表面缺陷微波無損檢測裝置及其檢測方法，以實現金屬表面缺陷微波無損檢測的在線非接觸式檢測。

本發明是通過以下技術方案來實現的，一種金屬表面缺陷微波無損檢測裝置，包括設置一“T”型管通過波導同軸轉換器與微波掃頻儀信號傳接；以及

所述“T”?型管是一主波導與第一波導和第二波導垂直構成的“T”型微波通道管結構，且第一波導和第二波導分別與定向耦合器相應的輸入端連接，在主波導接收信號時，第一波導和第二波導兩臂激起等幅同相的微波信號；以及

所述定向耦合器是在其第一端口和第二端口分別設置有波導探頭和短路活塞，波導探頭的對應端通過波導同軸轉換器接入微波矢量網絡分析儀的檢測端B；短路活塞的對應端通過波導同軸轉換器接入微波矢量網絡分析儀的參考端A。

在上述檢測裝置的技術方案中，所述波導探頭的微波信號頻率與微波矢量網絡分析儀輸出的微波信號頻率相應；所述短路活塞是在四分之一波長內往復位移；所述微波矢量網絡分析儀是與微波掃頻儀的頻率相應，且將數據輸于計算機。

一種用于上述金屬表面缺陷微波無損檢測裝置的檢測方法，該方法在通過非金屬檢測金屬的表面缺陷時，將波導探頭垂直貼近被測金屬或非金屬表面，對被測金屬或非金屬表面進行掃描，微波掃描儀產生的掃描信號饋入一個?“T”型管中分成大小、相位相等的第一波導和第二波導，再將第一波導信號饋給定向耦合器相應輸入端的波導探頭反射，反射信號饋入到微波網絡分析儀的檢測口A；再將第二波導信號饋給定向耦合器相應輸入端的短路活塞反射，反射信號饋入網絡分析儀的參考口B，與檢測信號比較反射點的電壓變化率和相位，判斷被測金屬的表面缺陷尺寸。

在上述檢測方法的技術方案中，所述非金屬是具有微波穿透特征的非金屬材料，本發明中是泡沫保溫材料、復合硅酸鹽保溫材料、硅酸鈣絕熱保溫材料和纖維保溫材料中的一種；

所述被測金屬是黑色金屬和有色金屬，其中的黑色金屬是鐵、錳、鉻及其合金中的一種；其中的有色金屬是銅、鋁、金、銀、鎂、鉛、鋅和鉑中的一種。

一種金屬表面缺陷微波無損檢測裝置及其檢測方法，與現有技術相比，本發明實現了對金屬表面的缺陷進行定位檢測和缺陷的尺寸測定；也能夠在一定距離透過非金屬覆蓋材料對金屬表面進行缺陷的直接檢測，而無需耦合劑；而且也能夠將檢測的位置結果和測定的缺陷尺寸結果進行記錄、分析、處理和存檔，實現自動化檢測。

附圖說明

圖1是本發明微波無損檢測裝置的結構示意圖。

圖2是本發明金屬表面裂紋診斷測定特征信號圖。

圖3是本發明金屬裂紋尖端位置測定特征信號圖。

圖4是本發明金屬表面裂紋寬度測定曲線圖。

圖5是本發明金屬表面裂紋深度測定曲線圖。

圖中：1：微波掃頻儀；2：“T”型管；3：定向耦合器；4：波導探頭；5：非金屬；6：金屬；7：短路活塞；8：微波矢量網絡分析儀；9：計算機。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作出進一步的詳細說明。

具體實施方式1

實施本發明所述的一種金屬表面缺陷微波無損檢測裝置，包括設置一個“T”型管2通過波導同軸轉換器以及同軸線接入微波掃頻儀1中，其中：