检测技术.ppt

最新检测技术,1、检测技术的概念,检测（Detection）定义：利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法，赋予定性或定量结果的过程称为检测技术。,检测工作的任务：,检测技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量和几何量的测量原理和测量信号的分析处理方法。,解决如何获取有关研究对象的状态，运动和特性等方面的信息的问题。,您在发烧，请,检测技术的研究内容：,检测技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。“科学只有人懂得测量时才开始-门捷列夫”,简单的检测系统可以只有一个模块，如玻璃管温度计。它直接将被温度变化转化液面示值。没有电量转换和分析电路，很简单，但精度底，无法实现测量自动化。,为提高测量精度和自动化程度，以便于和其它环节一起构成自动化装置，通常先将被测物理量转换为电量，再对电信号进行处理和输出。如图所示的声级计。,检测系统是指由相关的器件、仪器和测试装置有机组合而成的具有获取某种信息之功能的整体。如下图所示。,为了准确的获得被测对象的信息，要求测试系统中的每一个环节的输出量与输入量之间必须具有一一对应关系。而且，其输出的变化能够准确地反映出其输入的变化，即实现不失真的检测。,被测对象,传感器,信号调理,信号处理,数据显示与记录,反馈、控制,传感器,传感器是感受被测量并将其转换成可用信号输出，这种输出量通常是电信号。,绪论,调理环节,信号的调理环节是把来自传感器的信号转换成更适合于进一步传输和处理的形式。这种信号的转换，多数是电信号之间的转换。如幅值放大，将阻抗的变化转换成电压的变化或频率的变化等等。,基本放大器,信号的调制与解调,绪论,信号处理环节,信号处理环节对来自信号调理环节的信号进行各种运算、滤波和分析,四种滤波器的幅频特性,绪论,显示记录环节,信号显示、记录环节是将来自信号处理环节的信号以观察者易于观察的形式来显示或存贮测试的结果。,光线示波器,绪论,绪论,反馈控制环节主要应用于闭环控制系统中的检测系统。,反馈、控制环节,机床轴承故障监测系统,报警信息,控制信息,执行装置,绪论,检测技术的工程应用,1、工业自动化中的应用,a)机械手、机器人中的传感器,绪论,在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用，是其重要组成部分。,密歇根大学的机械手装配模型,广州中鸣数码的机器狗,转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。,b)AGV自动送货车,超声波测距传感器：判断建筑物内人和物所在位置；红外线色彩传感器：运动轨迹和AGV小车位置识别；条形码传感器：货品识别。,绪论,香港理工AGV模型,AutomatedGuidedVehicles,c)生产加工过程监测,绪论,切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。,密歇根大学数字化工厂,绪论,2、流程工业设备运行状态监控,在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。,绪论,3、产品质量测量,在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。,图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机转速等。通过对抽样汽车的检测，工程师可以了解产品质量。,汽车扭距测量,机床加工精度测量,风机性能自动测试系统,绪论,绪论,4、家庭与办公自动化,在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感器和检测技术来提高产品性能和质量。,指纹传感器,1、全自动洗衣机中应检测哪些物理量？,2、举出一些生活中常见的家电及办公自动化产品应用传感器的例子,想一想,绪论,5、其他应用,航天,农业,交通,医学,绪论,鼠标:光电位移传感器,摄象头:CCD传感器,声位笔:超声波传感器,麦克风:电容传声器,声卡:A/D卡+D/A卡,软驱:速度,位置伺服,6、PC机中的测试技术应用,检测技术的发展趋势,绪论,1、传感器方面,a)利用新发现的材料和新发现的生物、物理、化学效应开发出的新型传感器,光纤流速传感器,生物酶血样分析传感器,荧光材料制作的电子鼻传感器,绪论,2、测量信号处理方面,计算机虚拟仪器技术,用PC机仪器板卡代替传统仪器用计算机软件代替硬件分析电路,我们的工作,检测技术在工业生产领域的应用：倍增器,2检测技术的作用,在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位离线检测：零件参数、尺寸与形位公差、品质参数作用：现代工程装备中，检测环节的成本约占5070%,2检测技术的作用,检测技术在军事上的应用：战斗力,美军研制的未来单兵作战武器-OICW,夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标。,检测技术的作用,美国国家导弹防御计划-NMD,检测技术在国防领域的应用：先行官,监测系统:探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；,拦截器：能识别真假弹头，敌友方,检测技术的作用,检测技术在航天领域应用：举足轻重,火箭测控-检测火箭状况、姿态、轨迹飞行器测控-检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵,检测技术的作用,“阿波罗10”：,火箭部分-2077个传感器,飞船部分-1218个传感器,检测参数-加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学,神州飞船：,185台（套）仪器装置,检测技术的作用,检测技术的作用,检测技术在日常生活中的应用：与日俱增,检测技术的作用,海啸预报,检测技术的作用,智能电子警察监测系统,号,检测技术的作用,检测技术的作用,自动收费系统,社会：“物化法官”,机械制造业化工行业烟草行业环境保护现代物流行业产品开发文物保护领域,检测技术的作用,检查产品质量,监测环境污染,识别指纹假钞,查服违禁药物,侦破刑事案件,其它应用：,3自动检测系统的组成,自动检测系统原理框图,指一个能将被测的非电量变换成电量的器件。,将温度转换为电压的传感器热电偶,传感器：,把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传输能力的信号，以推动后级的显示电路、数据处理装置及执行机构。,信号处理电路：,模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。,模拟显示：直观,显示器：,图像显示：能显示复杂的图形和曲线，但价格昂贵。,记录仪：主要用来记录被检测对象的动态变化过程,主要是指计算机，将复杂的系统用到频谱分析仪。,数据处理装置：,通常是指各种继电器，电磁铁、电磁阀门、电磁调节阀、伺服电动机等，它们在电路中是起通断、控制、调节、保护等作用的电器设备。,继电器,执行机构：,电磁阀门,固态继电器,执行机构：,电磁铁,电磁调节阀,执行机构：,伺服型雷达天线,报警器,执行机构：,智能化虚拟化网络化微型化集成化,4自动检测技术的发展趋势,不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性。,提高测量精度,将量程切换到2V时，最小显示值为1V,提高可靠性,承受剧烈振动,发展微型化、集成化、智能化、虚拟化的传感器,智能化,面部识别技术,单片机芯片,可拍照的手机,集成化,应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域,火星车,月球车,应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域,安全检查,应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域,网络化传感器及检测技术逐步发展,一、无损检测技术概述1、无损检测技术的概念：是在不破坏或基本不破坏零件、构件和材料，即不破坏零件、构件的形状、尺寸精度，表面质量和不改变材料的成分、性能及零件使用性能的前提下，采用物理、化学等方法探测零件材料内部和表面的缺陷及其某些物理性能的检测方法。确保零件可靠性和安全性的检测技术：无损检测技术,一、无损检测技术概述,2、无损检测技术主要目的和应用：无损检测的目的：1保证产品质量2保障使用安全3降低生产成本4改进制造工艺应用：监督和控制生产过程中的质量问题产品出厂前的成品检验和用户验收检验产品的使用过程中的维护检验,一、无损检测技术概述,3、无损检测的应用特点：不损坏试件材质、结构；为查找缺陷提供了一种有效方法；对产品质量实施监控；能够防止因产品失效引起的灾难性后果；应用范围广阔。,二、无损检测技术的发展过程,1、无损检测技术发展的三个阶段无损探伤（NDI）（NondestructiveInspection)无损检测（NDT）（NondestructiveTesting）无损评价（NDE）（NondestructiveEvaluation）,二、无损检测技术的发展过程,2、无损检测技术的发展趋势快速化、标准化、数字化、程序化和规范化方向发展。3、我国的无损检测技术一支训练有素的无损检测队伍；形成一个高职博士生培养的教育体系；一批生产无损检测仪器设备的专业厂家。,三、无损检测技术的分类,1、常规无损检测技术（第一篇）射线照相检测(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和液体渗透检测(PT)、涡流检测(ET)五种。2、其它无损检测技术（第二篇）声发射检测（AT）、热像/红外（TIR）、泄漏试验（LT）、交流场测量技术（ACFMT）、漏磁检验（MFL)、远场测试检测方法（RFT）、激光全息检测技术和微波检测技术等。,无损检测方法渗透探伤磁粉探伤涡流探伤超声波探伤射线探伤声发射探伤综合探伤法,1.渗透探伤原理:利用液体的流动性和渗透性，借助毛细管作用显示零料表面上开口性缺陷。原理简单，操作方便、灵活，适应性强，可检查各种材料和各种形状、尺寸的零件，对表面裂纹有很高的检测灵敏度。但不能检测表面非开口性缺陷和皮下缺陷。按照渗透剂的不同有四种方法：煤油白粉法着色探伤荧光探伤渗透检漏探伤,1）煤油白粉法渗透剂：煤油为渗透剂显像剂：石灰粉或白垩粉检验步骤如下:检验时，先将清洗干净的零件浸入煤油中或把煤油涂抹在零件待检表面上，依零件尺寸大小而定;1530min后，煤油已充分掺入零件缺陷中，取出零件并擦干在零件待检表面上涂上一层白粉，干燥后适当敲击零件，使渗入缺陷中的煤油携缺陷中的锈、污等复渗于白粉上，现出黑色痕迹，将零件表面上缺陷的大小、部位或覆盖层脱壳情况显示出来。简便、实用、经济，但不精确，粗检。,2)着色探伤渗透液：红色颜料、溶剂和渗透剂等成分。显像剂：氧化锌、氧化镁或二氧化铁等白色粉末和有机溶剂组成。过程:检验时，先用清洗剂清洁零件待检表面，然后喷涂一层红色渗透剂并保持一定渗透时间，清洗表面(去除渗透剂),再喷涂一层白色显像剂，凉干后在白色衬底上显示出红色缺陷痕迹。渗透剂渗透时间对检验效果影响很大。时间短，小缺陷难以发现，大缺陷显示不完全;时间长，难以清洗，且检验效率低。,3)荧光探伤荧光探伤：是借助残留在零件缺陷内的荧光渗透液在紫外线照射下发出的荧光显示缺陷。荧光渗透液：荧光物质、溶剂和渗透剂组成。荧光物质是在紫外线照射下能够通过分子跃迁产生荧光的物质。通常采用在紫外线照射下发出黄绿色荧光的渗透液，这种颜色在暗处衬度高，人的视觉对其最敏锐。显像剂：白色氧化镁粉.,4)渗透检漏探伤液体渗透检漏探伤用来探测容器或焊缝有无穿透性缺陷。通用于金属或非金属材料的容器。常用煤油渗透检漏。用煤油作为渗透剂进行检漏时：在容器或焊缝的容易观察的一面涂以白垩粉液，干燥后在另一面涂煤油，观察白垩粉上有无煤油渗透的痕迹。采用着色或荧光渗透检漏显示效果更好,检测灵敏度更高，但需较长的渗透时间。,2.磁粉探伤,仅适用于铁磁性材料,1)磁粉探伤原理磁粉探伤：是基于铁磁性材料导磁率高的特性来检验缺陷，当表面或近表面存在缺陷的零件在磁场中被磁化后产生漏磁磁场，漏磁磁场吸附磁粉显示出零件表面或近表面缺陷的大小、形状和部位。,2)磁粉探伤方法磁粉探伤方法主要有：按磁化电流性质分为:交流电磁化法和直流电磁化法:按显示介质状态和性质分为:干粉法、湿粉法、荧光磁粉法;按磁化方法分为：直接通电法、局部支杆法、心轴法、线圈法和铁轭法;按磁场方向分为:,按磁场方向分:纵向磁化零件磁化后产生平行零件轴线的磁力线。可以探测与零件轴线垂直或成一定角度的缺陷。采用直流电或交流电通过线圈或铁轭磁化。周向磁化零件直接通电或使穿过零件的心轴通电，使在零件内产生垂直零件轴线的磁力线，可探测轴向缺陷，即平行或近于平行零件轴线的缺陷。复合磁化零件通电后同时产生纵向和周向磁力线,可以探测零件上任意方向上的缺陷。,3）磁化电流用于探伤的磁化电流可采用直流电或交流电。为了获得强磁场和安全工作,选用低压大电流，一般电压在l2V以下，电流则视零件大小校经验公式求得。采用交流电磁化可探测表面下2mm以内的缺陷，采用直流电磁化可探测表面下6mm以内的缺陷。,4)退磁原因:由于铁磁性材料的顽磁性使经探伤的零件内有剩磁,剩磁会使回转零件吸附铁屑而加剧磨损和使仪表工作不正常。经磁粉探伤的零件必须退磁.退磁后可用袖珍式磁强汁检测剩磁。退磁操作:零件磁粉探伤后还要经700以上热处理，可不进行退磁。,4)退磁,一般用交流电磁化的工件，用交流电退磁，退磁时电流强度应大于磁化电流强度，只要把磁化电流强度逐步减少到零工件就退磁了；而用直流电磁化的工件就用直流电退磁，退磁电流也要强过磁化电流，只要将退磁电流的方向不断来回改变，强度逐级减少到零，工件也就退磁了。把磁粉探伤后的零件从一个通交流电的螺线管中慢慢抽出，由于螺线管的磁极方向不断改变，所以工件也就退磁了。此法对用交流电磁化还是对直流电磁化的工件均适用。,4、超声波探伤1）超声波超声波是一种机械振动波,是超声振动在介质中的传播.实质是机械振动以波的形式在弹性介质中的传播。听觉范围:声波频率在l6Hz-2OkHz次声波:频率小于l6Hz的声波超声波:频率超过2OkHz的声波,超声波具有频率高、波长短、传播能量大、穿透力强、指向性好的特点。超声波在均匀介质中沿直线传播，遇到界面时发生反射和折射.并且可以在任何弹性介质(固体、液体和气体)中传播。在工业超声波探伤中传播介质主要是固体，液体作为藕合剂以减少声能损失。超声波在介质中的传播方式随振源在介质上施力方向与声波传播方向不同分为纵波、横波和表面波。,2）超声波探伤原理超声波探伤:是利用超声波通过两种介质的界面时发生反射和折射的特性来探测零件内部的缺陷。超声波探伤方法按波的传播方式分为脉冲反射波法和透射波法。脉冲反射波法是利用脉冲发生器发出的电脉冲激励探头晶体产生超声脉冲波。超声波以一定的速度向零件内部传播。遇到缺陷的波发生反射，得到缺陷波,其余的波则继续传播至零件底面后发生反射，得到底波。探头接收发射波、缺陷波和底波，放大后显示在荧光屏上。,超声波探伤常用频率在0.4一5MHz之间。较低频率用于检测粗晶材料和衰减较大的材料;较高频率用于检测细晶材料和要求高灵敏度处;特殊要求的检测频率可达10一5OMHz。,换能器换能器主要由压电晶体组成。利用石英、钛酸钡的正压电效应产生超声披，逆压电效应接收超声波。压电晶体在交变电压作用下，在晶体厚度方向产生伸缩变形，产生与交变电压频率相同的机械振动，即产生超声波。当把高频振动(超声波)作用在晶体上，在晶体的两个电极之间产生与超声波频率相同、强度与超声波成正比的高频电压，即接收超声波。,依结构和使用波型不同探头分为直探头、斜探头等。直探头为可发射和接收纵波的单探头。斜探头为可发射和接收横波的双探头。藕合剂多采用机油。,3）超声波探伤的特点厚度:探测53000mm厚的金属或非金属材料的构件。粗糙度:对零件表面粗糙度有一定要求。一般要求粗糙度等级高于Ra6.3，表面清洁光滑，与探头接触良好。盲区:零件表面一段距离内的缺陷波与初始波难于分辨，难以探测缺陷。盲区的大小因超声波探伤仪不同而异，一般为57mm。超声波探伤中对缺陷种类和性质的识别较为困难,需借助一定的方法和技术。,5射线探伤射线探伤是利用射线探测零件内部缺陷的无损探伤方法、利用X射线、射线和中子射线易于穿透物体和穿透物体后的衰减程度不同，使胶片感光程度的不同来探测物体内部的缺陷，对缺陷的种类、大小、位置等进行判断。1)射线的特性X射线和射线均为电磁波，波长范围均在0.001lnm之间，比可见光的波长短、频率高、穿透力强。具有以下特性:,(1)不可见，以直线传播;(2)不带电荷，不受电场和磁场的影响;(3)能穿透物体并被物质吸收而使自身强度衰减;(4)能产生光化学作用，使胶片感光;(5)能使物质电离，使某些物质产生荧光;(6)能产生生物效应，对生命细胞有杀伤作用。,2)射