2010无损检测新技术1.doc

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。 无损检测 华中科技大学机械学院 第6章 无损检测新技术 章 激光全息无损检测 ? 声振检测法 ? 微波无损检测 ? 声发射检测 ? 红外检测 1 6.1 激光全息无损检测 华中科技大学机械学院 1 激光全息检测的特点与原理 （1）激光全息检测的原理 激光全息检测是利用激光全息照相来检测物体表面和内部 缺陷的。因为物体在受到外界载荷作用下会产生变形， 缺陷的。因为物体在受到外界载荷作用下会产生变形，这 种变形与物体是否含有缺陷直接相关， 种变形与物体是否含有缺陷直接相关，在不同的外界载荷 作用下，物体表面变形的程度是不相同的。 作用下，物体表面变形的程度是不相同的。 激光全息照相，是将物体表面和内部的缺陷， 激光全息照相，是将物体表面和内部的缺陷，通过外界加 载的方法，使其在相应的物体表面造局部的变形， 载的方法，使其在相应的物体表面造局部的变形，用全息 照相来观察和比较这种变形， 照相来观察和比较这种变形，并记录在不同外界载荷作用 下的物体表面的变形情况，进行观察和分析， 下的物体表面的变形情况，进行观察和分析，然后判断物 体内部是否存在缺陷。 体内部是否存在缺陷。 2 6.1 激光全息无损检测 华中科技大学机械学院 (2) 激光全息检测的特点 ? ? ? 检测灵敏度高基于干涉计量技术， 检测灵敏度高 基于干涉计量技术，其干涉计量的精度 基于干涉计量技术 与波长同数量级。 与波长同数量级。 一次检测面积大-激光相干长度大，只要激光能够充分 一次检测面积大-激光相干长度大， -激光相干长度大 照射到的物体表面，都能一次检验完毕。 照射到的物体表面，都能一次检验完毕。 对被检对象没有特殊要求，可以对任何材料、任意粗糙 对被检对象没有特殊要求，可以对任何材料、 的表面进行检测。 的表面进行检测。 便于对缺陷进行定量分析-可借助于干涉条纹的数量和 便于对缺陷进行定量分析-可借助于干涉条纹的数量和 -分布状况来确定缺陷的大小、部位和深度，。 分布状况来确定缺陷的大小、部位和深度，。 3 6.1 激光全息无损检测 华中科技大学机械学院 高音喇叭 车门 光碟 4 6.1 激光全息无损检测 华中科技大学机械学院 激光全息照相检测的光路图 蜂窝结构板脱粘区的 全息再现干涉条纹 激光全息检测实际上就是将不同受载情况下的物体表面状态用 激光全息照相方法记录下来，进行比较和分析， 激光全息照相方法记录下来，进行比较和分析，从而评价被检 物体的质量。 物体的质量。 5 6.1 激光全息无损检测 华中科技大学机械学院 2 激光全息检测方法 (1)物体表面微差位移的观察方法 (1)物体表面微差位移的观察方法 激光全息照相用于产品的无损检测，采用的是全息干涉计量术， 激光全息照相用于产品的无损检测，采用的是全息干涉计量术， 它是激光全息照相与干涉计量技术的综合。 它是激光全息照相与干涉计量技术的综合。 该技术的依据是物体内部的缺陷在外力作用下，使它所对应的 该技术的依据是物体内部的缺陷在外力作用下， 物体表间产生与其周围不相同的微差位移。然后， 物体表间产生与其周围不相同的微差位移。然后，用激光全息 照相的方法进行比较，从而检测物体内部的缺陷。 照相的方法进行比较，从而检测物体内部的缺陷。 观察物体表面微差位移的方法: 观察物体表面微差位移的方法: ? ? ? 实时法 两次曝光法 时间平均法 6 6.1 激光全息无损检测 华中科技大学机械学院 2 激光全息检测的加载方法 用激光全息照相来检测物体内部缺陷的实质是比较物体在不同 受载情况下的表面光波、因此需要对物体施加载荷。 受载情况下的表面光波、因此需要对物体施加载荷。常用的加 载方式有以下几种。 载方式有以下几种。 ? ? 内部充气法 表面真空法 热加载法 7 6.1 激光全息无损检测 华中科技大学机械学院 3 激光全息检测的应用 ? ? ? ? ? 蜂窝结构检测 复合材料检测 胶接结构检测 药柱质量检测 印制电路板焊点检测 压力容器检测 8 6.2 声振检测法 华中科技大学机械学院 声振检测是激励被测件产生机械振动，通过测量被测件振动的 声振检测是激励被测件产生机械振动， 特征来判定其质量的一种无损检测技术。 特征来判定其质量的一种无损检测技术。 1 检测原理及方法 机械振动的基本方程： 机械振动的基本方程： Z = j M + i jC F = Zu + R = jX + R 声振检测法就是用声换能器激发样品振动， 声振检测法就是用声换能器激发样品振动，而反映样品振动特 性的力阻抗反作用于换能器，构成换能器的负载。 性的力阻抗反作用于换能器，构成换能器的负载。当负载有变 化时，换能器的某些特性也随着变化。 化时，换能器的某些特性也随着变化。 换能器不同特性的测量有振幅法、频率法和相位法等。 换能器不同特性的测量有振幅法、频率法和相位法等。 9 6.2 声振检测法 华中科技大学机械学院 (1) 频率检测法 振动响应的频谱 10 6.2 声振检测法 华中科技大学机械学院 (2) 局部激振法 局部激振法是对被被测结构的一点或多点施加激励， 局部激振法是对被被测结构的一点或多点施加激励，使其发 生振动，并对所有欲测的各点测量其结构的局部性能。 生振动，并对所有欲测的各点测量其结构的局部性能。 单点激振 振动热图法：适用于热扩散率低的工件。 振动热图法：适用于热扩散率低的工件。 振幅测量法：适用于蜂窝壁板中蒙皮与芯脱粘的检测。 振幅测量法：适用于蜂窝壁板中蒙皮与芯脱粘的检测。 11 6.2 声振检测法 华中科技大学机械学院 多点激振法 在每一被测点施加激励， 在每一被测点施加激励，并在同一点上测量输入力或振动的 响应，可用来测量胶接结构的脱粘、 响应，可用来测量胶接结构的脱粘、分层和叠层构件的气孔 以及有缺陷的蜂窝结构。 以及有缺陷的蜂窝结构。 声阻法 声阻法是利用测量结构件被测点振动力阻抗的变化来确定是否 有异常的结构件存在。测量在单一振动频率下进行，常用的频 有异常的结构件存在。测量在单一振动频率下进行， 率在1 10kHz之间 10kHz之间。 率在110kHz之间。 12 6.2 声振检测法 华中科技大学机械学院 声阻法又可分为双片声阻法和单片声阻法。 声阻法又可分为双片声阻法和单片声阻法。 双片声阻法称为声阻抗法，它是利用由两个压电晶片组成的检 双片声阻法称为声阻抗法， 测器(一个晶片激振，另一个接收信号) 测器(一个晶片激振，另一个接收信号)，以点源形式激发样品 作弯曲振动， 作弯曲振动，并将样品振动的力阻抗通过触头转移为检测器的 负载，通过对检测器特性的测量，来检测样品力阻抗的变化， 负载，通过对检测器特性的测量，来检测样品力阻抗的变化， 达到检验目的。 达到检验目的。 单片声阻法：采用一个晶片激振和接收返回信号， 单片声阻法：采用一个晶片激振和接收返回信号，主要用来检 测粘接质量。 测粘接质量。 13 6.2 声振检测法 华中科技大学机械学院 扫描声振检测技术 声谐振检测技术是复合材料构件常用的质量检测方法。声谐振 声谐振检测技术是复合材料构件常用的质量检测方法。 技术实质上是声阻抗的一种持例。它们的共同点是： 技术实质上是声阻抗的一种持例。它们的共同点是：通过电声 换能器激发被测件， 换能器激发被测件，并测试以被测件为负载的换能器的阻抗特 声谐振检测通常可分为两种类型， 性。声谐振检测通常可分为两种类型，以频率随时间变化的扫 频连续波入射工件和以可调的单一频率的波入射工件。 频连续波入射工件和以可调的单一频率的波入射工件。 扫描声振检测技术的基本原理是，检测换能器与被检工件耦合， 扫描声振检测技术的基本原理是，检测换能器与被检工件耦合， 并用比换能器自然频率低的扫频连续波激励。 并用比换能器自然频率低的扫频连续波激励。当此连续波通过 被检工件的基频谐振或谐波振动，换能器所承受的载荷要比其 被检工件的基频谐振或谐波振动， 它频率大得多，载荷的增加会引起激励交流电流的增加。 它频率大得多，载荷的增加会引起激励交流电流的增加。利用 这一现象即可测量谐振频率。 这一现象即可测量谐振频率。 14 6.2 声振检测法 华中科技大学机械学院 2 声振检测的应用 (1)蜂窝结构检测 (1)蜂窝结构检测 (2)复合材料检测 (2)复合材料检测 (3)胶接强度检测 (3)胶接强度检测 15 6.2 声振检测法 华中科技大学机械学院 2 声振检测的应用 水泥路面脱空检测 16 6.3 微波无损检测 华中科技大学机械学院 1 微波检测的基本原理与特点 (1) 微波检测特点 微波的特点：一种电磁波，它的波长很短且频率很高。 微波的特点：一种电磁波，它的波长很短且频率很高。 频率范围： 频率范围：300MHz300GHz；相应的波长：1m1mm ；相应的波长： 主要波段： （米波）， ），L(22cm)，S(10cm)，C(5cm)， 主要波段：P（米波）， ， ， ， X(3cm)，K(2cm)，Q(8mm)，V(4mm)并可划分为分米波、 并可划分为分米波、 ， ， ， 并可划分为分米波 厘米波和毫米波。 厘米波和毫米波。 在微波无损检测中， 波段 波段(8.212.5GHz)， 在微波无损检测中，X波段 ， K波段 波段(26.540GHz)， 波段 ， W波段 波段(56100GHz)。 波段 。 微波不能穿透金属或导电性能较好的复合材料。 微波不能穿透金属或导电性能较好的复合材料。 17 6.3 微波无损检测 华中科技大学机械学院 (2) 微波检测的基本原理 微波检测是通过研究微波反射、透射、衍射、干涉、 微波检测是通过研究微波反射、透射、衍射、干涉、腔体微 扰等物理特性的改变， 扰等物理特性的改变，以及微波作用于被检测材料时的电磁 特性介电常数的损耗正切角的相对变化 介电常数的损耗正切角的相对变化， 特性 介电常数的损耗正切角的相对变化，通过测量微波基 本参数如微波幅度、频率、相位的变化， 本参数如微波幅度、频率、相位的变化，来判断被测材料或 物体内部是否存在缺陷以及测定其它物理参数。 物体内部是否存在缺陷以及测定其它物理参数。 微波从表面透入到材料内部，功率随透入的距离以指数形式衰 微波从表面透入到材料内部， 理论上把功率衰减到只有表面处的1/ 1/e 13.6的深度， 减。理论上把功率衰减到只有表面处的1/e213.6的深度， 称为穿透深度 穿透深度。 称为穿透深度。 18 6.3 微波无损检测 华中科技大学机械学院 2 微波的检测方法 微波无损检测的方法主要有穿透法、散射法、反射法等。 微波无损检测的方法主要有穿透法、散射法、反射法等。 (1)穿透法 固定频率连续波、可变频率连续波、脉冲调制波 (1)穿透法 固定频率连续波、可变频率连续波、 微波信号源 隔离器 衰减器 直流电压表 晶体检波器 定向耦合器 发射 微波穿透法检测系统 直流电压表 晶体检波器 接收 19 6.3 微波无损检测 华中科技大学机械学院 (2)反射法 (2)反射法 信号源 直流电压表 直流电压表 检波器 衰减器 检波器 试件 隔离器 定向耦合器 连续波反射计 (3)散射法 (3)散射法 散射法是通过测试回波强度变化来确定散射特性。 散射法是通过测试回波强度变化来确定散射特性。检测时 微波经有缺陷部位时被散射，因而使被接收到的微波信号 微波经有缺陷部位时被散射， 比无缺陷部位要小， 比无缺陷部位要小，根据这些特性来判断工件内部是否存 在缺陷。 在缺陷。 其它还有干涉法、微波全息技术和断层成像法等。 其它还有干涉法、微波全息技术和断层成像法等。 20 6.3 微波无损检测 华中科技大学机械学院 3 微波检测技术的应用 微波检测作为常规无损检测方法的补充，它适用于检测增强塑 微波检测作为常规无损检测方法的补充， 陶瓷、树脂、玻璃、橡胶、木材以及各种复合材料等， 料、陶瓷、树脂、玻璃、橡胶、木材以及各种复合材料等，也 适于检测各种胶接结构和蜂窝结构件中的分层、脱粘、 适于检测各种胶接结构和蜂窝结构件中的分层、脱粘、金属加 工工件表面粗糙度、裂纹等。应用比较成功的例子有： 工工件表面粗糙度、裂纹