[實用新型]一種金屬結構裂紋實時監控裝置

有效

• 申請號: 201420058642.2
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN203772787U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 曹小華;楊露;李曾曾
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01B7/16
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 孟慶繁

技術領域

本實用新型涉及一種金屬結構裂紋實時監控裝置，特別是涉及一種新型應變片的金屬結構裂紋實時監控裝置。

背景技術

機械零件長期在機械載荷、循環載荷、溫度載荷、腐蝕環境等條件下，金屬的材料會產生疲勞破壞，形成裂紋。只要應力低于臨界應力，裂紋擴展到一定程度就會停止。反之，只要應力達到或大于臨界應力，裂紋將繼續擴展直到破壞。因此，只要能夠很好的監測裂紋，在裂紋擴展到臨界長度之前將裂紋處理，就可以避免發生事故。

目前用到的裂紋檢測方法有磁粉檢測，渦流技術檢測，聲發射檢測等。聲發射檢測所具有的高響應速度和高敏感程度等特性，能在構件或板材的早期發現其內部細小缺陷，在辨別和確定裂紋擴展故障的變化方面有著不可比擬的優勢，但是成本較高、噪聲會造成干擾，實時監控困難。渦流技術檢測是利用電渦流特點制作一個傳感器，利用電磁感應檢測裂紋擴展情況，優勢是傳感器由許多小探頭線圈按照特定的結構密布在平面或曲面上，構成傳感器陣列，方便檢測復雜表面或大面積金屬表面，結構簡單、頻率響應寬、靈敏度高、測量范圍大、抗干擾能力強，特別是有非接觸測量的優點。但是被測體中電渦流場作用的深度由頻率、材料導電率、導磁率決定。因此如果被測體太薄，將會造成電渦流作用不夠，使傳感器靈敏度下降。因此在實際使用受到限制。磁粉檢測靈敏度高，但是不能定量檢測，而且無法實現自動化，操作比較麻煩。另外，有學者提出用電位法監控裂紋，即在有裂紋的金屬結構表面通過陽極氧化和熱噴涂工藝在鋁合金試樣表面制備了與金屬基體結合緊密的厚度約為3μm傳感器涂層，然后檢測極電位差，從而實時監控裂紋擴展的長度，由于復雜的涂層處理，這種方法不便應用與現場監控，而且傳感器結構復雜，連線也很復雜，操作很不方便。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于新型應變片的金屬結構裂紋實時監控裝置，能夠通過應變片信號，在裂紋擴展時進行實時監控，確定裂紋擴展位置，并在危險位置發出報警。由于應變片在多處位置收集信號，能通過不同點的信號確定裂紋長度，避免發生事故。?

本實用新型實現上述目的的技術方案是：包括多組敏感柵組成的應變片、高精度的A/D轉換器、單片機、第一信號燈、第二信號燈、第三信號燈、液晶顯示器、蜂鳴器、電源。A/D轉換器的一端與應變片的引線相連接，另一端與單片機P1.0口連接。第一信號燈、第二信號燈、第三信號燈分別與單片機P2.3，P2.5，P2.7口相連接。液晶顯示器與單片機P3口連接。蜂鳴器與單片機P2.0口連接。電源正常工作電壓為+5V，接在單片機電源接口。

本實用新型的優點：

1.應變片分辨力高，能測出極微小的應變，如1-2微應變。誤差較小，一般小于1%。尺寸小、重量輕、成本低的優點。

2.實際應用中，只要對應變片的電阻值進行比較，而不需要精密測量。

3.所用儀器較少，結構簡單，連接方便。

附圖說明

圖1為本實用新型應變片結構示意圖。

圖2為本實用新型的硬件系統框圖。

圖3為本實用新型的流程框圖。

圖中：1.裂紋，2.敏感柵，3.基底，4.引線。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作詳細說明：

如圖2所示，包括多組敏感柵２組成的應變片、高精度的A/D轉換器、單片機、第一信號燈、第二信號燈、第三信號燈、液晶顯示器、蜂鳴器、電源。A/D轉換器為ADS1232，其一端與應變片的引線４相連接，另一端與單片機STC89C52的P1.0口連接。第一信號燈、第二信號燈、第三信號燈分別與單片機STC89C52的P2.3，P2.5，P2.7口相連接。液晶顯示器與單片機STC89C52的P3口連接。蜂鳴器與單片機STC89C52的P2.0口連接。電源正常工作電壓為+5V，接在單片機STC89C52的電源接口。

圖1所示為新型應變片結構，包括敏感柵２、基底3、引線4，與一般應變片結構差別在于連接多片敏感柵2。