[发明专利]一种单向应力的电磁超声检测方法

说明书

本发明一种单向应力的电磁超声检测方法属于检测技术领域，特别涉及一种单向应力的电磁超声检测系统与检测方法。该方法首先组装电磁超声检测系统，再分别采集电磁超声横波探头与电磁超声纵波探头对单向应力检测的信号波形，并通过横纵波联合检测理论公式计算单向应力大小。检测系统结构紧凑、装置简单、便携及分辨率高。检测方法中采用电磁超声横波探头与纵波探头分别激发超声横波与超声纵波对单向应力进行联合检测，还可以屏蔽外界电磁干扰，信噪比较高。克服了传统单一波形未考虑螺栓变形对应力检测的影响，实现电磁超声横纵波探头联合检测单向应力，能够消除轴拉伸变形对检测的影响，检测精度高。

技术领域

本发明属于检测技术领域，特别涉及一种单向应力的电磁超声检测系统与检测方法。

背景技术

装备中关键部件或结构的应力状态是影响其服役性能的核心参数。特别地，螺栓及轴类等零件中往往存在单向应力，对预紧可靠性、结构尺寸稳定性，从而影响装备整机和功能部件的力学性能与使用寿命。因此，必须对工件单向应力的水平进行检测与评估。传统上常采用压电超声探头激发超声纵波或横波对工件单向应力进行检测。这些方法需要耦合剂并与工件表面进行接触，其表面粗糙度会对超声检测有一定影响。而电磁超声探头在检测过程中不需要耦合剂，且是一种非接触式测量，对工件表面质量及外界工作环境要求较低，故拥有更为广阔的工程应用前景。

目前，单向应力的超声检测存在的主要问题如下：一是采用超声纵波或横波不能消除工件轴向变形及尺寸厚度不均匀的影响；二是采用传统式压电超声无法消除工件表面粗糙度对检测的影响；三是现有电磁超声探头存在信号幅值与信噪比较低的问题。这些限制了工件单向应力的检测及电磁超声探头的广泛应用。为此，解决电磁超声探头及工件单向应力检测方法存在的诸多问题成为亟待解决的问题。

2012年，武新军等人在公开号为CN102706966A的专利中，设计了一种“水平剪切电磁超声探头”，利用辅助永磁铁来提高电磁超声下部试件中的磁化强度进而提高电磁超声信号强度与信噪比，但该装置线圈通过绝缘导线直接与电源相连无任何屏蔽措施，从而会产生电磁干扰。2017年，王子成等人在公开号为CN107421474A的专利中，设计了“一种测量工件厚度的电磁超声测厚探头”，利用永磁铁及导磁楔装置来提供强大的磁场进而增加接收信号的幅值，但该装置是由5个永磁铁和导磁楔组成，并采用强力胶安装在壳体内，致使磁路结构复杂并难以实现安装。

上述研究均未提及面向单向应力检测的一种电磁超声检测系统与检测方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服现有装置及方法存在的不足，针对目前用于单向应力检测的超声法存在的诸多问题，发明了一种单向应力的电磁超声检测系统与检测方法。该装置基于洛伦兹力机理激发超声横波与纵波，实现电磁超声换能器较高的换能效率与信噪比；具有结构紧凑、装置简单、便携及分辨率高等优势；克服传统单一波形未考虑螺栓变形对应力检测的影响，实现电磁超声横纵波探头联合检测单向应力；能够消除轴拉伸变形对检测的影响，保证实测结果与理论值较小的相对误差。

本发明所采用的技术方案是：一种单向应力的电磁超声检测方法，其特征是：该方法首先组装电磁超声检测系统，再分别采集电磁超声横波探头Ⅰ与电磁超声纵波探头Ⅱ对单向应力检测的信号波形，并通过横纵波联合检测理论公式计算单向应力大小，方法的具体步骤如下：

第一步组装电磁超声检测系统

电磁超声检测系统由电磁超声横波探头Ⅰ、电磁超声纵波探头Ⅱ、单向应力拉伸平台Ⅲ、计算机系统Ⅳ、示波器Ⅴ、超声调控系统Ⅵ、阻抗匹配网络Ⅶ、静态应变测试装置Ⅷ组成；