專利名稱：金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的技術(shù)方案涉及利用聲波發(fā)射技術(shù)測試金屬材料，具體地說是金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代裝備制造業(yè)的迅速發(fā)展，不斷地提高金屬構(gòu)件及裝備的承載應(yīng)力水平，金屬構(gòu)件及裝備的斷裂失效事故則經(jīng)常發(fā)生。對于航天、電力、化工、航海以及核能等重要工業(yè)領(lǐng)域，金屬構(gòu)件及裝備的斷裂失效事故往往會帶來不可估量的嚴重后果。傳統(tǒng)的設(shè)備維護方法需要對金屬構(gòu)件及裝備做定期的停產(chǎn)檢修，具有盲目性，給生產(chǎn)帶來很多不便。為了預(yù)防金屬構(gòu)件及裝備的斷裂失效事故的產(chǎn)生，要求盡早發(fā)現(xiàn)金屬構(gòu)件及裝備中的危險裂紋，聲發(fā)射技術(shù)以其高靈敏性和動態(tài)監(jiān)測特性成為金屬構(gòu)件及裝備中的危險裂紋的重要檢·測方法。CN2270974公開了聲發(fā)射檢測儀，是基于聲發(fā)射技術(shù)對動載條件下金屬材料的損傷進行檢測；CN200610021636. X披露了利用聲發(fā)射對承載設(shè)備的動態(tài)缺陷進行檢測；CN101458158報道了基于聲發(fā)射檢測的汽輪機滑動軸承故障診斷方法及其裝置，用于對汽輪機滑動軸承故障進行檢測與診斷。上述聲發(fā)射檢測方法雖可實現(xiàn)對金屬材料的動態(tài)損傷進行檢測，但其缺點主要有二 首先，檢測條件苛刻，必須對被測金屬施加整體機械載荷，缺陷處于活動狀態(tài)時才能激發(fā)出聲發(fā)射現(xiàn)象，進而實現(xiàn)檢測；其次，在外加機械載荷的作用下，金屬材料容易出現(xiàn)額外的附加損傷，使得檢測過程對被測結(jié)構(gòu)造成二次損傷。這些方法和裝置極大地限制了聲發(fā)射檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍，不適于實際的工業(yè)應(yīng)用。在保持聲發(fā)射技術(shù)檢測方法的優(yōu)點的前提下，如何擴大其應(yīng)用范圍和提高其識別效率，以適于實際的工業(yè)應(yīng)用，成為聲發(fā)射技術(shù)一個重要發(fā)展方向。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，是基于脈沖大電流直接加載的方式，實現(xiàn)金屬材料裂紋型缺陷無損探傷的裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)在金屬材料檢測過程中會對待檢測金屬材料結(jié)構(gòu)造成二次損傷的缺點，擴大了聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用范圍和提高其識別效率，并適于實際的工業(yè)應(yīng)用。本實用新型解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，是基于脈沖大電流直接加載的方式，實現(xiàn)金屬材料裂紋型缺陷無損探傷的裝置，包括脈沖大電流發(fā)生器、四個壓電換能器Si、S2, S3、S4、前置放大器和PC機，所述脈沖大電流發(fā)生器由交流調(diào)壓模塊K1、整流橋K2、帶有一個常閉和一個常開觸點的繼電器K3、高壓電容C、濾波電容仏、續(xù)流二極管D、待檢測金屬材料自身電阻R、限流電阻&、檢測電阻Rs和可調(diào)電位器R2按下述電路連接構(gòu)成交流調(diào)壓模塊K1分別與電位器R2、整流橋K2的輸入相連接，整流橋K2輸出經(jīng)由濾波電容C1之后，通過限流電阻&連接繼電器K3的常閉觸點再與高壓電容C的一端相連，繼電器K3的常開觸點與續(xù)流二極管D的輸出端及檢測電阻Rs連接，待檢測金屬材料自身電阻R與檢測電阻Rs相串聯(lián)，待檢測金屬材料自身電阻R的另一端連接高壓電容C的另一端，濾波電容C1的一端與限流電阻R1和整流橋K2輸出一端共點連接，濾波電容C1的另一端與整流橋K2輸出另一端、高壓電容C所述另一端、續(xù)流二極管D的另一端和待檢測金屬材料自身電阻R的另一端共點連接；從脈沖大電流發(fā)生器的高壓電容C的兩根電極引出導(dǎo)線分別用塑料夾持器將其固定于待檢測金屬材料的兩端，再將四個壓電換能器SpS2、S3和S4分別按菱形的四個頂點位置安放于該待檢測金屬材料上，四個壓電換能器Sp S2, S3和S4分別通過信號線連接到前置放大器，前置放大器用導(dǎo)線連接到PC機。上述金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，所述脈沖大電流發(fā)生器中所用的交流調(diào)壓模塊K1的型號為全隔離單相交流調(diào)壓模塊DTY-H220D15，整流橋K2的型號為KBPC5010,帶有一個常閉和一個常開觸點的繼電器K3是轉(zhuǎn)換型電磁繼電器JQX-13F，高壓電容C的額定電壓為500V和容量為2200uF，濾波電容C1的額定電壓為450V和容量為470uF，續(xù)流二極管D的型號為DSEK2006，待檢測金屬材料自身電阻R的電阻值近似為零，限流電阻凡的電阻值為100歐姆，檢測電阻Rs電阻值為3. 75毫歐姆，可調(diào)電位器R2最大電阻值 為5000歐姆。上述金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，所述高壓電容C的兩根電極引出導(dǎo)線是I. 5平方毫米的銅導(dǎo)線。上述金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，所述四個壓電換能器SpS2、S3和S4是商購的，型號同為R15a。上述金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，所述前置放大器是商購的，由美國PAC公司生產(chǎn)，型號為2/4/6。 上述金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置的應(yīng)用于金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測的方法的步驟如下從脈沖大電流發(fā)生器的高壓電容的兩根電極引出導(dǎo)線分別用塑料夾持器將其固定于待檢測金屬材料的兩端，再將四個壓電換能器SpS2、S3和S4按菱形的四個頂點位置安放于該待檢測金屬材料上，每個壓電換能器分別通過信號線連接到前置放大器，前置放大器再用導(dǎo)線連接到PC機；將脈沖大電流發(fā)生器接通220v的交流電并產(chǎn)生脈沖大電流，該脈沖大電流被加載到待檢測金屬材料上，若待檢測金屬材料存在裂紋型缺陷，會被激發(fā)出聲發(fā)射信號，該聲發(fā)射信號被四個壓電傳感器SpS2、S3和S4檢測并通過信號線輸入前置放大器，由該前置放大器放大聲發(fā)射信號并輸入PC機，該PC機根據(jù)所采集到的聲發(fā)射信號進行二維時差定位，從而定位檢測出該待檢測金屬材料存在的裂紋型缺陷。上述金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置的應(yīng)用于金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測的方法中，所用的脈沖大電流的峰值電流在800 3000安培，脈沖寬度為150 300微秒；上述金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置的應(yīng)用于金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測的方法中，所述PC機根據(jù)所采集到的聲發(fā)射信號進行二維時差定位，其計算步驟是PC機根據(jù)輸入的待檢測金屬材料發(fā)出的聲發(fā)射聲波的波速V，又根據(jù)四個壓電換能器Si、
S2、S3和S4的坐標(biāo)，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(jù)四個壓電傳感器Sp S2, S3和S4采集到的聲發(fā)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(fā)射信號的時差A(yù)t1，以及壓電換能器S2和壓電換能器S4間采集到聲發(fā)射信號的時差A(yù)t2，進而根據(jù)下面的時差定位計算公式(I)和(2)得到聲發(fā)射源，即裂紋尖端位置的坐標(biāo)
權(quán)利要求1.金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，其特征在于是基于脈沖大電流直接加載的方式，實現(xiàn)金屬材料裂紋型缺陷無損探傷的裝置，包括脈沖大電流發(fā)生器、四個壓電換能器Si、S2, S3、S4、前置放大器和PC機，所述脈沖大電流發(fā)生器由交流調(diào)壓模塊K1、整流橋K2、帶有一個常閉和一個常開觸點的繼電器K3、高壓電容C、濾波電容C1、續(xù)流二極管D、待檢測金屬材料自身電阻R、限流電阻R1、檢測電阻Rs和可調(diào)電位器R2按下述電路連接構(gòu)成交流調(diào)壓模塊K1分別與電位器R2、整流橋K2的輸入相連接，整流橋K2輸出經(jīng)由濾波電容C1之后，通過限流電阻R1連接繼電器K3的常閉觸點再與高壓電容C的一端相連，繼電器K3的常開觸點與續(xù)流二極管D的輸出端及檢測電阻Rs連接，待檢測金屬材料自身電阻R與檢測電阻Rs相串聯(lián)，待檢測金屬材料自身電阻R的另一端連接高壓電容C的另一端，濾波電容C1的一端與限流電阻R1和整流橋K2輸出一端共點連接，濾波電容C1的另一端與整流橋K2輸出另一端、高壓電容C所述另一端、續(xù)流二極管D的另一端和待檢測金屬材料自身電阻R的另一端共點連接；從脈沖大電流發(fā)生器的高壓電容C的兩根電極引出導(dǎo)線分別用塑料夾持器將其固定于待檢測金屬材料的兩端，再將四個壓電換能器SpS2、S3和S4分別按菱形的四個頂點位置安放于該待檢測金屬材料上，四個壓電換能器SpS2、S3和S4分別通過信號線連接到前置放大器，前置放大器用導(dǎo)線連接到PC機。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，其特征在于所述脈沖大電流發(fā)生器中所用的交流調(diào)壓模塊1^的型號為全隔離單相交流調(diào)壓模塊DTYH220D15，整流橋K2的型號為KBPC5010，帶有一個常閉和一個常開觸點的繼電器K3是轉(zhuǎn)換型電磁繼電器JQX-13F，高壓電容C的額定電壓為500V和容量為2200uF，濾波電容C1的額定電壓為450V和容量為470uF，續(xù)流二極管D的型號為DSEK2006，待檢測金屬材料自身電阻R的電阻值近似為零，限流電阻R1的電阻值為100歐姆，檢測電阻Rs電阻值為3. 75毫歐姆，可調(diào)電位器R2最大電阻值為5000歐姆。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，其特征在于所述高壓電容C的兩根電極引出導(dǎo)線是I. 5平方毫米的銅導(dǎo)線。
專利摘要本實用新型金屬材料的電磁聲發(fā)射無損檢測裝置，涉及利用聲波發(fā)射技術(shù)測試金屬材料，是基于脈沖大電流直接加載的方式，實現(xiàn)金屬材料裂紋型缺陷無損探傷的裝置，包括脈沖大電流發(fā)生器、四個壓電換能器、前置放大器和PC機，脈沖大電流發(fā)生器的高壓電容C的兩根電極引出導(dǎo)線分別用塑料夾持器將其固定于待測金屬材料的兩端，再將四個壓電換能器按菱形的四個頂點位置安放于該待測金屬材料上，壓電換能器通過信號線連接到前置放大器，前置放大器用導(dǎo)線連接到PC機。本實用新型裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)在金屬材料檢測過程中會對待測金屬材料結(jié)構(gòu)造成二次損傷的缺點，擴大了聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用范圍和提高其識別效率，適于工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號G01N27/82GK202735302SQ201220161830
公開日2013年2月13日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者張闖, 劉素貞, 金亮, 楊慶新 申請人:河北工業(yè)大學(xué)