[發明專利]非鐵磁金屬薄板的電磁聲發射無損檢測方法及其裝置

無效

• 申請號: 201210111939.6
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102636563A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 劉素貞;金亮;張闖;楊慶新;張獻;李陽
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

技術領域

本發明的技術方案涉及利用聲波發射技術測試金屬材料，具體地說是非鐵磁金屬薄板的電磁聲發射無損檢測方法及其裝置。

背景技術

電磁檢測是利用材料在電磁作用下呈現出來的電學、磁學性質或材料響應特性(如振動特性、應力集中特性或聲發射特性)來判斷材料有關性能和缺陷的實驗方法，可以實現對材料缺陷的非接觸無損檢測，具有靈敏度高和檢測速度快等優點，已被廣泛地應用于制造業、航天航空、石油化工和其他各個工業領域。現有技術中基于電磁檢測原理對材料缺陷檢測的方法主要有常規渦流檢測方法、遠場渦流檢測方法、磁記憶檢測方法、漏磁檢測方法、低頻電磁場檢測方法、微波檢測方法和電位檢測方法，這些方法有一個共同的不足之處是，其所檢測到的是材料缺陷的靜態特性，無法得到材料缺陷的活動狀態信息。

另一方面，材料缺陷的聲發射檢測技術以其高靈敏性和動態監測特性為業界熟知，但現有聲發射檢測技術一直存在很難從整體信號中提取材料局部缺陷微弱信號的難題，對于實際的工業應用而言，這極大地限制了聲發射檢測技術的可信度和應用范圍。

如何將電磁檢測技術和聲發射技術相結合，以在保持聲發射技術優點的前提下降低信號處理的難度和復雜度，以適于實際的工業應用，成為一個重要的研究方向。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供非鐵磁金屬薄板的電磁聲發射無損檢測方法及其裝置，是一種基于渦流激勵聲發射的非鐵磁金屬薄板的電磁無損檢測方法及其裝置，克服了現有電磁檢測方法無法檢測得到材料缺陷的活動狀態信息的不足和現有聲發射檢測技術存在的很難從整體信號中提取材料局部缺陷微弱信號的難題。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：非鐵磁金屬薄板的電磁聲發射無損檢測方法，是一種基于渦流激勵聲發射的非鐵磁金屬薄板的電磁無損檢測方法，其步驟是：將脈沖渦流加載到待檢測的非鐵磁金屬薄板上，若待檢測的非鐵磁金屬薄板存在裂紋，會被激發出聲發射信號，檢測采集該聲發射信號，傳送聲發射信號，將檢測到的聲發射信號放大，輸送放大的信號，進行數據采集與處理并得出結果；具體操作是，將渦流發生器中的激勵線圈放置在待檢測非鐵磁金屬薄板的待檢測區域，再將四個壓電換能器S1、S2、S3和S4按菱形的四個頂點位置安放于該待檢測非鐵磁金屬薄板上，每個壓電換能器分別通過信號線連接到前置放大器，該前置放大器再用同軸電纜連接至PC機；開始檢測時，讓渦流發生器中的信號產生器輸出控制信號，該控制信號輸入到渦流發生器中的接190V直流電源的功率放大器，該功率放大器產生與控制信號同頻和等周期數及電壓為190V的脈沖電壓，該脈沖電壓被加載到渦流發生器中由諧振電容和激勵線圈組成的回路上，由此在待檢測非鐵磁金屬薄板上產生同頻渦流，若待檢測非鐵磁金屬薄板存在裂紋型缺陷，會被激發出聲發射信號，該聲發射信號被四個壓電傳感器S₁、S₂、S₃和S₄檢測采集并通過信號線輸入至前置放大器，再由該前置放大器放大并輸入至PC機，該PC機根據所采集到的聲發射信號進行二維時差定位，從而定位檢測出該待檢測非鐵磁金屬薄板存在的裂紋型缺陷。

上述非鐵磁金屬薄板的電磁聲發射無損檢測方法，所述控制信號是2～5周、頻率為2kHz～10kHz和電壓為8V的方波信號。

上述非鐵磁金屬薄板的電磁聲發射無損檢測方法，所述PC機根據所采集到的聲發射信號進行二維時差定位，其計算步驟是：PC機根據輸入的待檢測非鐵磁金屬薄板發出的聲發射聲波的波速V，又根據四個壓電換能器S₁、S₂、S₃和S₄的坐標，計算出壓電換能器S₁的探頭和壓電換能器S₂的探頭間距為a，壓電換能器S₃的探頭和壓電換能器S₄的探頭的間距為b，再根據四個壓電傳感器S₁、S₂、S₃和S₄采集到的聲發射信號先后順序，確定壓電換能器S₁和壓電換能器S₃間采集到聲發射信號的時差Δt₁，以及壓電換能器S₂和壓電換能器S₄間采集到聲發射信號的時差Δt₂，進而根據下面的時差定位計算公式(1)和(2)得到聲發射源，即裂紋尖端位置的坐標：