[發明專利]一種金屬結構焊縫開裂在線檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202010692264.3
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111766300B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 李青;高攀;洪治;施閣;金衛良;林正;童仁園;孫葉青;楊燕
• 申請（專利權）人: 中國計量大學;浙江省特種設備科學研究院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/11;G01N29/24;G01N27/00;G01B7/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種金屬結構焊縫開裂在線檢測裝置及方法。塑料防水盒底部有軟磁條，塑料防水盒通過軟磁條吸附接鋼材，鋼材的焊縫兩側有壓電陶瓷組，壓電陶瓷組包括兩個壓電陶瓷，并對稱布置在鋼材焊縫兩側，電阻應變片組固定在焊縫上，電阻應變片組由四個電阻應變片連接成惠斯頓電橋構成；壓電陶瓷組和惠斯頓電橋的兩端經紫銅杜邦線和激勵信號發收裝置電連接，激勵信號發收裝置經無線傳輸模塊和計算機連接。本發明通過融合壓電陶瓷振動信號和惠斯頓電橋輸出信號來進行無損檢測，能夠提高檢測效率和準確性，降低電能損耗以及成本，實時在線準確檢測。

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域的一種焊縫檢測裝置及方法，具體涉及了一種金屬結構焊縫開裂在線檢測裝置及方法。

背景技術

目前常用的鋼材焊縫無損檢測比較有效的方法有超聲波探傷和射線探傷。超聲波探傷是利用壓電換能器對被測工件發射超聲波，然后用換能器接收反射回來的超聲波，測量反射回來超聲波的幅度及傳播時間就可評定工件中缺陷的位置及嚴重程度。雖然這種檢測方法靈活方便、成本低、對人體無害，但顯示缺陷不直觀，對缺陷判斷不精確，靠探傷人員經驗和技術熟練程度影響較大；射線探傷是利用x、γ射線源發出的貫穿輻射線穿透焊縫后使膠片感光，焊縫中的缺陷影像便顯示照相底片上。雖然這種方法能發現焊縫內部的一些缺陷，但無法測量缺陷深度，檢驗成本較高，時間長，而且射線對操作人員會帶來身體傷害。超聲波探傷和射線探傷都難以做成便攜式，也不能對鋼材的焊縫進行實時檢測。

鋼材焊縫無損檢測方法的原理是介質中波傳播理論：壓電陶瓷振動輻射的正弦波在鋼材內部傳播過程中能量不斷衰減，當傳播到焊縫時會進一步衰減的理論，若焊縫中出現損傷時正弦波的衰減會發生變化，經過損傷的正弦波的幅值會減小，發射的正弦波和接收的正弦波之間的相位差會增加，而且這種變化和損傷的程度是成正比的。

公開號為CN109828027A的中國專利公開了一種不等厚對接焊縫檢測方法，主要思路是：在被測工件不同深度埋藏預設缺陷，先通過軟件仿真制定相控陣探傷工藝參數，再針對埋藏的預設缺陷，進行射線探傷、手動超聲探傷及相控陣探傷實驗。雖然這種檢測方法檢測范圍大，有較高的缺陷檢出率，但其結構復雜，安裝的探頭數量多，需要超聲相控檢測儀等設備，難以完成便攜和實時無損檢測的任務。

目前的無損檢測方法不管是超聲波探傷還是射線探傷，所需要的設備體積都比較大，操作步驟繁瑣，只能現場作業而無法做到實時在線檢測，因此現有的無損檢測方法都存在著缺陷和不足。

發明內容

基于上述，為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供了一種應用于鋼材焊縫處的無損檢測裝置及方法，采用正、逆壓電效應和壓阻效應，利用兩種測量方式的數據融合能夠實現對焊縫處損傷的實時準確檢測，其采用的激勵信號利用直接數字頻率合成技術(DDS)所產生，降低了電能損耗以及成本等問題。

本發明所采用的技術方案是：

一、一種金屬結構焊縫開裂在線檢測裝置：

裝置包括激勵信號發收裝置、壓電陶瓷組、電阻應變片組、紫銅杜邦線、塑料防水盒、軟磁條、無線傳輸模塊、OLED顯示屏，塑料防水盒底部固定有軟磁條，塑料防水盒通過軟磁條吸附連接到鋼材上，塑料防水盒內部設有激勵信號發收裝置、無線傳輸模塊；鋼材的焊縫兩側安裝布置有壓電陶瓷組，每組壓電陶瓷組是由兩個壓電陶瓷構成，兩個壓電陶瓷對稱布置在鋼材焊縫的兩側，電阻應變片組粘貼固定在焊縫上，電阻應變片組是由四個電阻應變片連接成惠斯頓電橋構成；壓電陶瓷組的兩端和惠斯頓電橋的兩端經紫銅杜邦線和激勵信號發收裝置電連接，激勵信號發收裝置經無線傳輸模塊和外部的計算機連接。

所述的電阻應變片組不粘貼固定在焊縫上，替換為：鋼材的焊縫兩側的鋼材表面設有可變形鋁筋片，鋁筋片上固定安裝上電阻應變片組。

鋼材的焊縫兩側的鋼材表面形成直角，所述的可變形鋁筋片為連接架設在焊縫兩側之間的條狀或者拱橋狀。

所述的壓電陶瓷組粘貼在打磨好的鋼材焊縫兩側附近的表面上，并用灌封膠灌封。