[發(fā)明專利]非接觸應(yīng)變場與聲發(fā)射聯(lián)合一體式測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710001910.5
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106770677B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋迎東;高希光;于國強;楊叢橙;謝楚陽
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/22;G01N3/36;G01B11/16
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

一種非接觸應(yīng)變場與聲發(fā)射聯(lián)合一體式測量系統(tǒng)及方法，包括：測試試樣、試驗機夾具、聲發(fā)射傳感器、聲發(fā)射采集系統(tǒng)、攝像頭、圖像采集控制設(shè)備和固定裝置，測試試樣為矩形條狀的無磁性材料，試驗機夾具數(shù)量為兩個，試驗機夾具分別夾持在測試試樣的上下兩端，對測試試樣進行拉伸；聲發(fā)射傳感器和攝像頭分別固定在測試試樣的左右相對兩側(cè)，聲發(fā)射傳感器將采集的聲信號發(fā)送至聲發(fā)射采集系統(tǒng)，攝像頭將采集的圖像信號發(fā)送至圖像采集控制設(shè)備；聲發(fā)射傳感器通過固定裝置固定，使得聲發(fā)射傳感器的傳感面緊貼測試試樣的表面。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強，測試精度高，能夠有效解決無磁性材料的固定問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非接觸應(yīng)變場與聲發(fā)射聯(lián)合一體式測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

材料的無損檢測技術(shù)是當今的熱點領(lǐng)域，無損檢測技術(shù)可以在不損害材料的前提下對研究對象的缺陷分布以及損傷發(fā)展情況進行監(jiān)測。例如，非接觸應(yīng)變場的測量可以研究材料受力過程中的全場變形特征并且測試裝置可以與測試試樣保持一定的距離，聲發(fā)射測試技術(shù)可以實時在線監(jiān)測材料的損傷發(fā)展情況獲取材料內(nèi)部微裂紋的產(chǎn)生和擴展信息，并實現(xiàn)損傷定位。將非接觸應(yīng)變場測試技術(shù)與聲發(fā)射測試技術(shù)相結(jié)合可以有效的研究材料在受力全過程中損傷演化情況與材料全場變形行為之間的關(guān)系，對深入研究材料的損傷機理以及解決工程實際問題都有重大意義。

在現(xiàn)有技術(shù)中，非接觸應(yīng)變場的測量（例如，數(shù)字圖像相關(guān)法）需要捕捉測試過程中材料表面的變形圖像，這就要求所測材料表面無覆蓋，這對聲發(fā)射傳感器的固定方法提出了苛刻的要求。在現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)固定原理可將聲發(fā)射傳感器的固定方案分成以下幾類：1、磁性固定法，例如專利CN105136912A“一種聲發(fā)射檢測傳感器固定裝置”、專利CN102253124A“一種聲發(fā)射檢測設(shè)備探頭的通用固定裝置”以及專利CN205484214U“一種聲發(fā)射傳感器的夾持裝置等”；2、框架固定法，例如專利CN101571517A“聲發(fā)射測試傳感器固定裝置”、專利CN101571516“萬向式聲發(fā)射測試傳感器固定裝置”和專利CN105842343A“一種將聲發(fā)射傳感器內(nèi)置于真三軸腔室的聲發(fā)射試驗裝置”等；3、捆綁粘貼法（膠帶或皮筋）；4、間接固定方法，例如專利CN204154687U“用于非金屬試件的聲發(fā)射傳感器固定裝置”，專利CN204436964U“一種聲發(fā)射檢測儀器探頭的簡易固定裝置”以及專利CN102661999A“用于混凝土表面的聲發(fā)射傳感器固定裝置”等。

雖然現(xiàn)有技術(shù)中已公開諸多用于固定聲發(fā)射傳感器的方案，但是現(xiàn)有技術(shù)仍然無法解決無磁性材料非接觸應(yīng)變場與聲發(fā)射聯(lián)合測試過程中聲發(fā)射傳感器的固定問題，主要原因如下：1、無磁性材料無法使用磁性固定法；2、對于框架固定法，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在材料力學試驗中測試試樣的尺寸一般較小，因此試驗操作難度大，而且用于非接觸應(yīng)變場與聲發(fā)射聯(lián)合測試時固定裝置會對測試試樣表面產(chǎn)生一定的遮擋，致使應(yīng)變場測量無法進行；3、膠帶固定法是一種簡單易施的聲發(fā)射傳感器固定方法，但是同理，膠帶同樣會遮擋測試表面，因此該方案也無法用于非接觸應(yīng)變場與聲發(fā)射聯(lián)合測試；4、間接固定方法通過在測試試樣表面粘貼轉(zhuǎn)換層（塑料套或金屬板），進而通過轉(zhuǎn)換層對傳感器進行固定，但是在材料力學測試過程中（例如，拉伸試驗或壓縮試驗），由于轉(zhuǎn)換層與測試試樣之間的粘結(jié)劑會逐步脫粘，脫粘過程中產(chǎn)生的噪聲信號將影響聲發(fā)射的測量結(jié)果。此外，轉(zhuǎn)換層剛度較大，并且與測試試樣在試驗過程中將共同受力變形，在一定程度上影響了載荷示數(shù)，會導(dǎo)致測試結(jié)果與真實結(jié)果出現(xiàn)較為明顯的偏差。

因此，有必要提供一種能夠用于無磁性材料并可以同時兼容非接觸應(yīng)變場以及聲發(fā)射聯(lián)合測量的測試方法和固定裝置，實現(xiàn)快速、簡單、可靠的聯(lián)合測試。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種非接觸應(yīng)變場與聲發(fā)射聯(lián)合一體式測量系統(tǒng)及方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：