專利名稱：用于聲發(fā)射檢測(cè)的聲耦合方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲發(fā)射檢測(cè)的聲耦合方法，屬檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
聲發(fā)射檢測(cè)是一種重要的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，它是利用材料在內(nèi)力或外力作用下產(chǎn)生變形或斷裂時(shí)所出現(xiàn)的聲發(fā)射信號(hào)來(lái)確定其中缺陷的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)和發(fā)展情況。它廣泛應(yīng)用于斷裂分析、結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)以及在設(shè)備安全監(jiān)測(cè)等方面。尤其在壓力容器的安全評(píng)價(jià)方面具有重要意義，其中包括出廠水壓試驗(yàn)時(shí)的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)、定期檢修時(shí)水壓試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)以及壓力容器運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。
在聲發(fā)射檢測(cè)中，聲發(fā)射換能器與工件的聲耦合至關(guān)重要，它的好壞直接影響檢測(cè)結(jié)果的精度和可靠性。由于換能器以及它與工件的接觸面通常不在水平位置，因此給換能器的安裝固定和聲耦合帶來(lái)了一定的困難。由于接觸面常常傾斜一定角度，采用普通的液體耦合劑，如甘油、機(jī)油等就會(huì)因流失而導(dǎo)致耦合不良，影響檢測(cè)結(jié)果，因此聲發(fā)射檢測(cè)中普遍采用粘稠的耦合材料，如黃油、硅脂等。然而用粘稠材料作耦合劑，其耦合層的厚度通常不容易控制，難以保證各換能器的聲耦合均勻一致。而且粘稠的耦合材料的透聲性往往不如液體耦合劑，降低了檢測(cè)靈敏度。使用粘稠耦合材料的另一個(gè)問(wèn)題是溫度影響，比如夏日的室外檢測(cè)，由于工件溫度較高導(dǎo)致粘稠的耦合材料部分變稀、變滑，容易使換能器聲耦合不良，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使換能器及其固定裝置產(chǎn)生滑動(dòng)，影響聲發(fā)射定位。
本發(fā)明的目的是提供一種能在傾斜面上進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)，防止耦合劑流失的聲耦合方法及裝置。
本發(fā)明的方法是用有磁性的換能器和有磁性的液體耦合劑來(lái)進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)。由于耦合劑為有磁性的液體，且換能器也有磁性。所以換能器能吸附耦合劑，使之不易流失，確保耦合良好。
說(shuō)明附圖如下圖1為本發(fā)明換能器結(jié)構(gòu)示意圖(內(nèi)置式換能器)圖2為本發(fā)明換能器結(jié)構(gòu)示意圖(外置式換能器)結(jié)合


實(shí)施例如下本發(fā)明的方法是用有磁性的換能器和有磁性的液體耦合劑來(lái)進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)。磁性液體耦合劑是強(qiáng)磁性固體微粒高度彌散于基液中而構(gòu)成的穩(wěn)定的膠體溶液，由三部份組成磁粉微粒(固相)、載體(液相)和分散劑(液相)。其中磁粉微?？捎酶鞣N磁性材料，如Fe3O4、Fe、Co、GrO2等加工制成。載體可以用機(jī)油、水、烴類化合物等。分散劑為油酸琥珀酸及其衍生物等，是一種表面活性物質(zhì)，它在磁粉微粒表面形成一層單分子包覆層，使磁粉微粒彌散于載體溶液中，并依靠分子的布朗運(yùn)動(dòng)防止它們凝聚。
磁性液體耦合劑的制備工藝可用機(jī)械研磨或化學(xué)合成法。機(jī)械研磨法是將磁性材料在含有分散劑的溶液中長(zhǎng)時(shí)間粉碎、研磨、再經(jīng)過(guò)濾、分離等工藝制備磁性液體。但制作周期長(zhǎng)，顆粒不均勻?；瘜W(xué)合成法是在Fe2+和Fe3+的溶液中加入堿性溶液進(jìn)行反應(yīng)，生成Fe3O4微粒，再經(jīng)過(guò)清洗、分選、最后加入載體、分散劑制得磁性液體。以Fe3O4(磁粉微粒)、機(jī)油(載體)和油酸(分散劑)磁性耦合劑為例，其制備過(guò)程如下化學(xué)反應(yīng)式為FeCl2·4H2O+2FeCl3·6H2O+8NH4OH→Fe3O4↓+8NH4Cl+20H2O反應(yīng)條件為PH值9～12，溫度40～50℃反應(yīng)完成后，去除多余反應(yīng)液體，用蒸餾水反復(fù)清洗Fe3O4微粒，然后從溶液中分離出Fe3O4微粒。以Fe3O4微粒∶油酸∶機(jī)油為(65～70%)∶(10～15%)∶(15～25%)的比例將油酸加入Fe3O4中，同時(shí)不斷攪拌，加入機(jī)油充分調(diào)勻后，加熱至70～80℃脫水最后，對(duì)磁性液體進(jìn)行離心分離，去除粗大顆粒。
磁性換能器根據(jù)磁鐵位置不同可分為內(nèi)置式和外置式兩種。內(nèi)置式磁性換能器如圖1所示。
其中1為被測(cè)工件，2為磁性液體耦合劑，3為換能器前端的保護(hù)膜，通常由剛玉鋁或銅等制成，4為壓電晶片，通常為壓電陶瓷、壓電單晶材料等，5為背襯吸收塊，一般用環(huán)氧-鎢粉制作，6為外殼，7為導(dǎo)線，8為接插件，9為永久磁鐵，10為限位套。其中3，4，5，6，7，8為普通換能器所共有結(jié)構(gòu)。本磁性換能器的特點(diǎn)是在換能器中央位置放置一永久磁鐵9，其一端制成半球形以提高換能器中心部位磁場(chǎng)強(qiáng)度，其尾部與鋼制外殼固定在一起，使磁力線沿外殼傳至工件，并由工件回到磁鐵頭部，使磁場(chǎng)集中在換能器前端，有利于吸附磁性耦合劑和固定換能器。限位套的作用是防止磁性耦合劑在外殼四周吸附。
外置式磁性換能器結(jié)構(gòu)如圖2所示。
其中11為被測(cè)工件，12為磁性液體耦合劑，13為換能器的限位套，14為換能器芯，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1中3，4，5，6，7，8組成，即普通換能器結(jié)構(gòu)，15為U形磁鐵，16為固定磁鐵15和換能器芯14的螺釘。該換能器的特點(diǎn)是把換能器芯固定在U形磁鐵15中央，U形磁鐵15頭部為半園柱形結(jié)構(gòu)，用以改善換能器端面上的磁場(chǎng)分布，使它把換能器固定在工件11上的同時(shí)，也把磁性耦合劑12吸附在換能器與工件之間。限位套13的作用與圖1所示限位套作用相同。
實(shí)踐證明采用磁性液體耦合劑和磁性換能器不僅可以保證換能器與工件的聲耦合均勻一致，透聲良好，而且可以保證耦合劑在任何角度的耦合面上不流失，同時(shí)還大大方便了換能器的安裝與固定。
利用磁性液體和磁性換能器作為聲發(fā)射檢測(cè)中聲耦合的方法在絕大多數(shù)聲發(fā)射檢測(cè)中都可以采用。以球罐類壓力容器的聲發(fā)射檢測(cè)為例，換能器安裝在球罐不同部位，尤其在上、下半球面上。此時(shí)換能器與球罐的耦全面通常呈一定角度，利用磁性液體和磁性換能器的聲耦合方法可充分保證換能器耦合均勻、穩(wěn)定、透聲良好，并使操作簡(jiǎn)單，為提高檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)結(jié)果的可靠性提供了必要的保證。
權(quán)利要求
1.一種聲發(fā)射檢測(cè)的聲耦合方法，其特征是用有磁性的換能器和有磁性的液體耦合劑來(lái)進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的聲發(fā)射耦合方法，其特征是所說(shuō)的有磁性的液體耦合劑由磁性微粒(固相)、載體(液相)、和分散劑(液相)所組成。
3.根據(jù)權(quán)利1、2所說(shuō)的聲耦合方法，其特征是所說(shuō)的磁性微粒為Fe3O4、Fe、Co、GrO2中的任何一種，所說(shuō)的載體為機(jī)油、水、烴類化合物中的任一種，所說(shuō)的分散劑為油酸、琥珀酸及其衍生物中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所說(shuō)的聲耦合方法、其特征是磁性液體耦合劑的配方為(重量比)Fe3O4微?！糜退帷脵C(jī)油為65～70%∶10%～15%∶15%～25%。
5.一種聲發(fā)射檢測(cè)的磁性換能器，其特征是在常規(guī)換能器外殼內(nèi)中央部位放置一永久磁鐵，該磁鐵一端制成半球形，另一端與換能器外殼固定在一起，在外殼下端與工件接觸處有一限位套。
6.一種聲發(fā)射檢測(cè)的磁性換能器，其特征是常規(guī)的換能器芯(除去外殼)固定在U形磁鐵中，U形磁鐵的頭部制成半圓柱形，在U形磁鐵下端與工件接觸處有一限位套。
全文摘要
一種聲發(fā)射檢測(cè)的聲耦合方法，屬檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本方法用有磁性的換能器及有磁性的液體耦合劑來(lái)進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)。磁性液體耦合劑由磁性微粒(可為Fe
文檔編號(hào)G01N29/04GK1109594SQ9410353
公開日1995年10月4日 申請(qǐng)日期1994年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月22日
發(fā)明者向丹 申請(qǐng)人:清華大學(xué)