2010无损检测新技术2

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1、20102010 无损检测新技术无损检测新技术 2 2本文由 luoheyouxia 贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。6.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院1 声发射检测原理及特点材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂， 材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形 声发射。 式释放出应变能的现象称为声发射 式释放出应变能的现象称为声发射。利用仪器检测、分析声发射信号并利 利用仪器检测、 用声发射信息推断声发射源的技术称 声发射技术。 为声发射技术。特点： 特点： 检测动态缺陷，如缺陷扩展，而不是检测静态缺陷； 检测

2、动态缺陷，如缺陷扩展，而不是检测静态缺陷； 缺陷的信息直接来自缺陷本身，而不是靠外部输入扫查缺陷。 缺陷的信息直接来自缺陷本身，而不是靠外部输入扫查缺陷。http:/16.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院1)2)3) 4)5)优势： 优势： 可提供活性缺陷随载荷、时间、 可提供活性缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的 实时或连续信息， 实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监控及早期 或临近破坏预报；或临近破坏预报； 由于对被检件的接近要求不高， 由于对被检件的接近要求不高，因而适于其它方法难于 或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、 或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射

3、、易燃、 易爆及有毒等环境； 易爆及有毒等环境； 对于在用设备的定期检验， 对于在用设备的定期检验，声发射检验方法可以缩短检 验的停产时间或者不需要停产； 验的停产时间或者不需要停产； 对于设备的加载试验， 对于设备的加载试验，声发射检验方法可以预防由未知 不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工 作载荷； 作载荷； 由于对构件的几何形状不敏感， 由于对构件的几何形状不敏感，而适于检测其它方法受 到限制的形状复杂的构件。 到限制的形状复杂的构件。2http:/6.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院20 世纪 50 20 世纪 50 年代初 德国凯赛尔所作的研究工作。 在金属材料 世

4、纪 50 年代初 德国凯赛尔所作的研究工作。 的变形过程中观察到到声发射现象， 的变形过程中观察到到声发射现象，并提出了著名的声发射不可 逆效应。 逆效应。 20 世纪 60 年代 声发射作为无损检测技术，在美国原子能、 世纪 60 年代， 20 世纪 60 年代，声发射作为无损检测技术，在美国原子能、 宇航技术中兴起，在焊接延迟裂纹监视、 宇航技术中兴起，在焊接延迟裂纹监视、压力容器与固体发动机 壳体等检测方面出现了应用实例。 壳体等检测方面出现了应用实例。 20 世纪 70 年代 在日、 世纪 70年代， 我国等相继得到发展。 20 世纪 70 年代，在日、欧、我国等相继得到发展。检测设备

5、 的开发、基础研究、检测经验均有限，故其进展缓慢， 的开发、基础研究、检测经验均有限，故其进展缓慢，仅获得有 限的成功。 限的成功。 20 世纪 80 年代 世纪 80 年代， 20 世纪 80 年代，其研究与应用从实验室研究扩展到结构评价 工业过程监视等各领域，首先在金属与玻璃钢压力容器、 、工业过程监视等各领域，首先在金属与玻璃钢压力容器、储罐 管道等结构件中，进入工业应用和标准化阶段， 、管道等结构件中，进入工业应用和标准化阶段，成为一种新兴 动态无损检测方法。 动态无损检测方法。http:/36.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院(1) 声发射的来源与产生 位错运动和塑性变形 裂纹

6、的形成和扩展 声发射分: 声发射分: 连续发射; 1）连续发射; 突发发射。 2）突发发射。http:/46.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院(2) 声发射信号的特征参数 声发射事件 声发射信号的波形， 声发射信号的波形，经过 包络检波后，波形超过预 包络检波后， 置的阈值电压形成一个矩 形脉冲。 形脉冲。如果一个突发型 信号形成一个矩形脉冲叫 做一个事件， 做一个事件，这些事件脉 冲数就是事件计数。单位 冲数就是事件计数。 时间的事件计数称为事件 计数率， 计数率，其计数的累积则 称为事件总数。 称为事件总数。http:/56.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院对声发射信号的振铃波

7、形， 对声发射信号的振铃波形， 设置某一阈值电压， 设置某一阈值电压，振铃 波形超过这个阈值电压的 部分形成矩形窄脉冲， 部分形成矩形窄脉冲，计 算这些振铃脉冲数就是振 算这些振铃脉冲数就是振 铃计数。 铃计数。这是对振幅加权 的一种计数方法， 的一种计数方法，如果改 变阈值电压， 变阈值电压，则振铃计数 也发生变化。 也发生变化。单位时间的 振铃计数率称为声发射率 声发射率， 振铃计数率称为声发射率， 累加起来称为振铃总数 振铃总数。 累加起来称为振铃总数。 取一个事件的振铃计数称 事件振铃计数或振铃/ 为事件振铃计数或振铃/事 件。http:/66.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院计

8、算 设声发射事件可以近似为指数衰 减的正弦波并表示为V = V p e ? t cos t设阈值电压为 Vt，则可以表示为 设阈值电压为 VVt = V p = Vpe ne 1 f01 cos(2f 0 )ne f0ne1 f0Vt =e VPne1 f0一个事件的振铃计数可表示为http:/ne =7f0InVP Vt6.4 声发射检测技术振幅及振幅分布华中科技大学机械学院又称幅度分布，振幅是指声发射波形的峰值振幅。 又称幅度分布，振幅是指声发射波形的峰值振幅。 振幅及振幅分布被认为是可以更多地反映声发射源信息的一种 处理方法。它既可以是事件计数对振幅的分布， 处理方法。它既可以是事件计数

9、对振幅的分布，也可以是振铃 计数对振幅的分相。振幅分布有两种表示方法， 计数对振幅的分相。振幅分布有两种表示方法，即微分型和积 分型。试验表明，不同的声发射源具有不同的振幅分布谱。 分型。试验表明，不同的声发射源具有不同的振幅分布谱。 能量 声发射能量反映了声发射源以弹性波形式释放的能量。 声发射能量反映了声发射源以弹性波形式释放的能量。能量 分析是针对仪器输出的信号进行的。瞬态信号的能量定义为 分析是针对仪器输出的信号进行的。1 2 E = V (t )dt R 0http:/86.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院2 声发射检测定位方法(1) 直线定位法换 能 器 1 一维声发射定位换

10、 能 器 2http:/96.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院(2)平面三角形定位法 (2)平面三角形定位法http:/106.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院(3)归一化正方阵定位法 (3)归一化正方阵定位法( x ? 1) 2 + ( y ? 1) 2 = v 2t12( x + 1) 2 + ( y ? 1) 2 = v 2 (t1 + ?t 2 ) 2 ( x ? 1) 2 + ( y ? 1) 2 = v 2 (t1 + ?t3 ) 2 ( x ? 1) 2 + ( y + 1) 2 = v 2 (t1 + ?t 4 ) 2http:/116.4 声发射检测技术华中科技大

11、学机械学院3 多通道检测系统结构组成部分：信号接收部分、信号处理部分、 组成部分：信号接收部分、信号处理部分、测量显示部分http:/126.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院3 多通道检测系统结构http:/136.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院4 声发射检测的应用 声发射检测的应用(1)声发射在材料研究中的应用 (1)声发射在材料研究中的应用 金属材料 材料、工件或结构在交变载荷作用下经常发生疲劳断裂，是最 材料、工件或结构在交变载荷作用下经常发生疲劳断裂， 常见的故障之一。声发射是监测其发生和发展过程的重要手段。 常见的故障之一。声发射是监测其发生和发展过程的重要手段。 声发

12、射技术的应用是以材料的声发射特性为基础， 声发射技术的应用是以材料的声发射特性为基础，不同材料的 声发射特性差异很大。即便是相同材料， 声发射特性差异很大。即便是相同材料，影响声发射特性的因 素也很复杂。如热处理状态、组织结构、 素也很复杂。如热处理状态、组织结构、试件的形状以及加载 方式等。 方式等。采用声发射监测与三点弯曲试验相结合可以评价表面渗透 层(渗氟、渗碳等)的脆性。 渗氟、渗碳等)的脆性。 非金属材料http:/146.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院(2) 声发射在焊接中应用 声发射在焊接中的应用主要包括两个方面： 声发射在焊接中的应用主要包括两个方面：一是焊接过程中对

13、焊缝质量进行实时监控，以及焊后进行无损检测。 焊缝质量进行实时监控，以及焊后进行无损检测。二是进行压 力容器的在役检测。 力容器的在役检测。 出厂水压试验时的声发射监测 容器定期检修时水压试验声发射监测 运行中压力容器的声发射监测 容器爆破试验时的声发射监测http:/156.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院http:/166.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院http:/176.4 声发射检测技术华中科技大学机械学院(3)声发射在飞机结构件监测中的应用 (3)声发射在飞机结构件监测中的应用http:/186.5 红外无损检测华中科技大学机械学院红外无损检测是利用红外物理理论， 红外

14、无损检测是利用红外物理理论，把红外辐射特性的分析技术和 方法，应用于被检对象的无损检测的一个综合性应用工程技术。 方法，应用于被检对象的无损检测的一个综合性应用工程技术。1 红外无损检测技术的特点(1)操作安全 (1)操作安全 (2)灵敏度高 (2)灵敏度高 (3)检测效率高 (3)检测效率高 红外无损检测所存在的主要问题 (1)确定温度值困难 (1)确定温度值困难 (2)难于确定被检物体的内部热状态 (2)难于确定被检物体的内部热状态 (3)价格昂贵 (3)价格昂贵http:/196.5 红外无损检测华中科技大学机械学院2 红外无损检测基础(1)红外辐射及传输 (1)红外辐射及传输 红外辐射

15、实际是波长为 0.75 100m 的电磁波。 红外辐射实际是波长为 0.75100m 的电磁波。红外辐射亦称为 0.75 100m 的电磁波 红外线、热辐射。红外线、热辐射。http:/206.5 红外无损检测华中科技大学机械学院红外辐射分为三个波段 (1)近红外波段 波长为 近红外波段 波长为 0.753.0m。 。 (2)中红外波段 波长为 中红外波段 波长为 3.020m (3)远红外波段 波长大于 远红外波段 波长大于20m。 。红外辐射定律 (1)黑体 (1)黑体 如果有一个理想的物体，它对红外的辐射率、 如果有一个理想的物体，它对红外的辐射率、吸收率与表面 温度及波长无关，且等于 1(即全部吸收或全部辐射) 1(即全部吸收或全部辐射 温度及波长无关，且等于 1(即全部吸收或全部辐射)，那么 这种理想的辐射体和理想的吸收体称为黑体。 这种理想的辐射体和理想的吸收体称为黑体。http:/216.5 红外无损检测华中科技大学机械学院辐射率：物体的实际辐射强度 I