[發明專利]一種基于聲發射傳感器的振動時效效果在線評價系統及方法

在審

• 申請號: 201710819742.0
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107389796A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 顧邦平;嚴小蘭;胡雄;賴金濤
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/14;G01N29/46
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技術領域

本發明涉及振動時效技術領域，特指一種基于聲發射傳感器的振動時效效果在線評價系統及方法。

技術背景

振動時效技術的效果評價是振動時效技術領域的關鍵問題之一。目前振動時效技術的效果評價方法主要包括：參數曲線評定法、殘余應力測量法、精度穩定性檢測法以及動應力判據法。

(1)參數曲線評定法

參數曲線評定法是根據振動時效過程中參數發生有規律的變化現象總結出來的，能夠對振動時效的效果進行定性評價，所用的評價準則主要包括：振動時效過程中振幅時間曲線出現上升后變平以及上升后下降然后變平；振動時效處理后掃頻曲線的共振峰值比振動時效處理前升高；振動時效處理后掃頻曲線的共振頻率比振動時效處理前降低；振動時效處理后掃頻曲線的帶寬比振動時效處理前變窄。

(2)殘余應力測量法

為了準確的評價振動時效調控殘余應力的效果，就需要準確地評估工件振動時效前后的殘余應力，然而工件表層的殘余應力分布情況，特別是一些復雜工件表層殘余應力的分布狀態，很難采用理論計算的方法進行分析求解，所以采用實驗測量的方法評估工件表層殘余應力的大小具有重要的現實意義。目前殘余應力的實驗測量方法主要包括：有損的機械測量法和無損的物理測量法，能夠定量的評估工件振動時效處理前后的殘余應力。機械測量法主要包括小孔法、切條法等；物理測量法主要包括X射線法、超聲波法等。

(3)精度穩定性檢測法

精度穩定性檢測法是通過檢測工件振動時效處理后的精度來評價振動時效技術的效果，能夠對振動時效技術的效果進行定性評價，主要包括長期放置精度法、加動載荷后精度法等。長期放置精度法是將經過振動時效處理后的工件長期放置并且定期檢測工件的尺寸穩定性，具體操作流程是在放置15天時第一次檢測，以后每隔30天檢測一次，總的放置時間應該在半年以上；加動載荷后精度法是檢測經過振動時效處理后的工件在動載荷作用后的尺寸精度的變化量。

(4)動應力判據法

上海交通大學的陳立功教授團隊提出了動應力判據法，因為動應力作為振動時效過程中最重要的參數，必然與振動時效效果存在某種相關性。他們研究發現動應力與殘余應力釋放效果之間存在定量的非線性相關性，并通過數學回歸分析和曲線擬合得到它們之間的近似函數關系DP-CH方程，可以在振動時效過程中在線檢測動應力，實時定量判斷振動時效的效果。

材料在受力過程中產生變形時，以彈性波形式釋放出應變能的現象，稱為聲發射。利用檢測聲發射信號，對材料進行動態無損檢測的技術，稱為聲發射技術。在振動時效過程中材料內部的位錯會產生微觀運動，從而導致材料產生塑性變形。綜上所述，能夠采用聲發射技術對振動時效過程中的工件進行動態無損檢測，并對檢測到的聲發射信號進行分析，以此評價振動時效是否產生了消除殘余應力的效果。為了豐富振動時效效果的評價方法，本發明提出一種基于聲發射傳感器的振動時效效果在線評價系統及方法。

發明內容

為了豐富振動時效效果的評價方法，本發明提出一種基于聲發射傳感器的振動時效效果在線評價系統及方法。

基于聲發射傳感器的振動時效效果在線評價系統，包括上位機系統、任意波形發生卡、功率驅動器、激振器、聲發射傳感器、前置放大器、主放大器、數據采集卡、支撐裝置；激振器固定在工件的表面上，工件采用具有彈性的支撐裝置進行支撐；

上位機系統控制任意波形發生卡輸出幅值和頻率均獨立且連續可調的正弦激勵信號；任意波形發生卡輸出的正弦激勵信號經由功率驅動器輸入到激振器，驅動激振器產生振動；

聲發射傳感器安裝在工件上，聲發射傳感器的輸出端與前置放大器的輸入端連接，前置放大器的輸出端與主放大器的輸入端連接，主放大器的輸出端與數據采集卡的輸入端連接，數據采集卡的輸出端與上位機系統連接；

上位機系統包括獲取數據采集卡采集到的聲發射信號的聲發射信號獲取模塊，基于小波分析法的聲發射信號分析模塊，聲發射信號分析結果存儲模塊，顯示聲發射信號分析結果的顯示模塊。

進一步，支撐裝置為彈性元件。

基于聲發射傳感器的振動時效效果在線評價方法包括以下步驟：