[发明专利]非铁磁金属薄板的电磁声发射无损检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及利用声波发射技术测试金属材料，具体地说是非铁磁金属薄板的电磁声发射无损检测方法及其装置。

背景技术

电磁检测是利用材料在电磁作用下呈现出来的电学、磁学性质或材料响应特性(如振动特性、应力集中特性或声发射特性)来判断材料有关性能和缺陷的实验方法，可以实现对材料缺陷的非接触无损检测，具有灵敏度高和检测速度快等优点，已被广泛地应用于制造业、航天航空、石油化工和其他各个工业领域。现有技术中基于电磁检测原理对材料缺陷检测的方法主要有常规涡流检测方法、远场涡流检测方法、磁记忆检测方法、漏磁检测方法、低频电磁场检测方法、微波检测方法和电位检测方法，这些方法有一个共同的不足之处是，其所检测到的是材料缺陷的静态特性，无法得到材料缺陷的活动状态信息。

另一方面，材料缺陷的声发射检测技术以其高灵敏性和动态监测特性为业界熟知，但现有声发射检测技术一直存在很难从整体信号中提取材料局部缺陷微弱信号的难题，对于实际的工业应用而言，这极大地限制了声发射检测技术的可信度和应用范围。

如何将电磁检测技术和声发射技术相结合，以在保持声发射技术优点的前提下降低信号处理的难度和复杂度，以适于实际的工业应用，成为一个重要的研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供非铁磁金属薄板的电磁声发射无损检测方法及其装置，是一种基于涡流激励声发射的非铁磁金属薄板的电磁无损检测方法及其装置，克服了现有电磁检测方法无法检测得到材料缺陷的活动状态信息的不足和现有声发射检测技术存在的很难从整体信号中提取材料局部缺陷微弱信号的难题。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：非铁磁金属薄板的电磁声发射无损检测方法，是一种基于涡流激励声发射的非铁磁金属薄板的电磁无损检测方法，其步骤是：将脉冲涡流加载到待检测的非铁磁金属薄板上，若待检测的非铁磁金属薄板存在裂纹，会被激发出声发射信号，检测采集该声发射信号，传送声发射信号，将检测到的声发射信号放大，输送放大的信号，进行数据采集与处理并得出结果；具体操作是，将涡流发生器中的激励线圈放置在待检测非铁磁金属薄板的待检测区域，再将四个压电换能器S1、S2、S3和S4按菱形的四个顶点位置安放于该待检测非铁磁金属薄板上，每个压电换能器分别通过信号线连接到前置放大器，该前置放大器再用同轴电缆连接至PC机；开始检测时，让涡流发生器中的信号产生器输出控制信号，该控制信号输入到涡流发生器中的接190V直流电源的功率放大器，该功率放大器产生与控制信号同频和等周期数及电压为190V的脉冲电压，该脉冲电压被加载到涡流发生器中由谐振电容和激励线圈组成的回路上，由此在待检测非铁磁金属薄板上产生同频涡流，若待检测非铁磁金属薄板存在裂纹型缺陷，会被激发出声发射信号，该声发射信号被四个压电传感器S₁、S₂、S₃和S₄检测采集并通过信号线输入至前置放大器，再由该前置放大器放大并输入至PC机，该PC机根据所采集到的声发射信号进行二维时差定位，从而定位检测出该待检测非铁磁金属薄板存在的裂纹型缺陷。

上述非铁磁金属薄板的电磁声发射无损检测方法，所述控制信号是2～5周、频率为2kHz～10kHz和电压为8V的方波信号。

上述非铁磁金属薄板的电磁声发射无损检测方法，所述PC机根据所采集到的声发射信号进行二维时差定位，其计算步骤是：PC机根据输入的待检测非铁磁金属薄板发出的声发射声波的波速V，又根据四个压电换能器S₁、S₂、S₃和S₄的坐标，计算出压电换能器S₁的探头和压电换能器S₂的探头间距为a，压电换能器S₃的探头和压电换能器S₄的探头的间距为b，再根据四个压电传感器S₁、S₂、S₃和S₄采集到的声发射信号先后顺序，确定压电换能器S₁和压电换能器S₃间采集到声发射信号的时差Δt₁，以及压电换能器S₂和压电换能器S₄间采集到声发射信号的时差Δt₂，进而根据下面的时差定位计算公式(1)和(2)得到声发射源，即裂纹尖端位置的坐标：