传感器在金属裂纹.ppt

1、随着传感器在金属裂纹检测中的应用、引言和社会的发展，我们生活周围到处都可以看到钢铁等金属的使用。 随着金属的使用越来越广泛，由此引起的安全问题越来越受到关注，发明并广泛应用了各种检测金属裂纹的方法。 在这些方法中，传感器的应用越来越多，各种传感器得到了发明和应用。 检测金属裂纹的三种方法，基于电位法原理的金属结构裂纹监测新型电子传感器在微裂纹检测中的应用脉冲涡流检测，基于电位法原理的金属结构裂纹监测，修正原理疲劳破坏是金属结构使用过程中最基本的最主要的破坏模式，通常金属结构的疲劳裂纹发生在结构表中进展，为了避免毁灭性事故的发生，现在多采用周期性的维护方式，在此，以LY12铝合金板材的中心孔试验

2、片(如图1所示)为对象，叙述传感器的设定修正方案。 基于电位法原理的金属结构裂纹监测、预定开发的金属结构裂纹监测传感器的安装位置和形状如图2所示，该传感器主要由导电层和绝缘层两部分组成。 所述核心元件是用特殊表面处理方法制作的导电层，如果恒定电流经由c点通过传感器，则在传感器中产生规定的电场，在金属部件的表面产生裂纹，则由于附带损伤，在传感器膜层中也产生裂纹，该电场发生变化，裂纹的位置、长度不同，电荷传感器的输出信号也不同，因此通过测量分析传感器的输出信号，可以实现裂纹位置和发展状况的监视。 基于电位法原理的金属结构裂纹监测、传感器输出特性分析构建了裂纹监测传感器的有限元模型，并利用该模型分析

3、了传感器电场与各监测点之间的电位差，仿真结果与实验结果符合得很好。 通过对传感器进行仿真分析，得到了确定裂纹在径向单边、双边扩展时各监测点之间电位差的变化特征和裂纹长度的方法。 式中，裂纹沿径向在两国间扩展时裂纹长度a的单位为mm； 的单位为mV； 734mV是没有裂纹时AC间的电位差。 基于电位法原理监测金属结构裂纹，传感器的优点该传感器与金属基体绝缘，适用于所有金属结构，同时基于电位法原理直接与结构裂纹相关，信号处理简单，成本低，可靠性高。 新型电子传感器在微裂纹检测中的应用，设计修正原理疲劳过程中的塑性变形与表面氧化层的位错移动和增殖有关，后者导致外发射电子的发射。 外逸电子的释放容易受

4、到温度、湿度、压力等“污染效应”的影响，而且外逸电子数随着微裂纹的发展而逐渐增加。 当表面氧化层发生微裂纹时，放出的外逸电子数显着增加。 用外逸电子发射理论研究疲劳损伤过程中的塑性变形以及微裂纹的形成和生长，可以对金属表面的初始疲劳损伤微裂纹进行无损检测。 新型电子传感器在微裂纹检测中的应用，Saite、Homma和Shinata等人对Al样品进行了弯曲试验研究，结果表明，外逸电子发射强度与疲劳周期的关系在疲劳寿命的1020处，外逸电子发射强度有最大值，初始微裂纹也正好是发射强度的最大利用新型电子传感器在微裂纹检测中的应用，设定和修正了可用于空气中部件在线检测的双栅格空气修正管DGAC，解决了

5、电子控制电路和IBM PCXT计算机的接口电路问题(如图3所示)。 电源是10路高低压混合型直流稳压电源，分别向修正数管阳极、电子控制电路和接口电路供给动作电源。电子控制电路主要由放大电路、触发电路的猝发电路、抑制电路、单稳定化电路等部分构成。 所述计数器完成对输入脉冲的计数，产生中断信号以产生响应中断，从所述计数器读出计数值，重新开始计数器的操作，处理检测结果，读出的值变为输入脉冲的频率。 从外逸电子的发射强度和疲劳周期的关系，可以推测裂纹的强度。 用脉冲涡流检测金属表面裂纹，原理方法是傅里叶变换，可以将一个脉冲信号展开为无限多个波分量之和，因此具有较宽的频谱。 把脉冲电流作为激励信号进行涡

6、流检测试验的话，含有丰富的被测定信息。 另外，由于被激发的脉冲特性，涡电流在金属中存在高峰值，可以进行容易观察测定的以往的涡电流检测所无法进行的过渡分析。 脉冲涡流检测系统如图1所示。 首先，从信号发生器(激励源)产生脉冲信号，其信号形式为方波信号。 该脉冲信号检测脉冲涡电流传感器的线圈，然后试验片感应瞬时涡电流信号，该涡电流信号与原生磁场相互作用，系统将此时的传感器瞬时电流信号作为检测信号，用可编程放大器进行放大处理后，经由数据采集卡进行A /D转换采样用虚拟仪器对采样后的信号进行信号处理并显示，使用能够初步判断裂纹性质的脉冲涡电流来检测金属表面的龟裂，当涡电流传感器的工作原理被测定金属与探

7、头间的距离发生变化时，探头的线圈的q值也发生变化，q值的变化引起振动电压幅度的变化， 根据该距离而变化的振动电压经过检波、滤波器、线性补偿、放大而变换为电压(电流)变化，最终完成机械位移(电流)，如上所述，涡电流传感器的动作系统中的被检体被视为传感器系统的一半、即一个涡电流传感器的性能与被检体有关涡流传感器的工作原理如图所示， 使用脉冲涡电流检测金属表面的裂纹涡电流传感器的应用胀形测定灯式胀形测定补偿式胀形测定双灯胀形测定振动测定轴位移测定轴心轨迹测定差动测定动力膨胀转子动平径向运动解析转速和相位差测定转速测定表面凹凸测定裂纹测定非导电材料厚度测量轴承测量换流片测量脉冲涡流测量金属表面裂纹结果

8、分析通过RS - 232接口与单片机通信，为整个系统提供统一的触发信号，即数据采集卡、MAX383、单片机为相同的触发信号然后，测定无缺陷的参考块，将该1个脉冲周期的检测信号作为参照信号保存。 然后，检测人工龟裂的试验片同样得到1脉冲周期的检测信号，与参照信号相减得到龟裂信息。 裂纹检测传感器、德国研制成功的玻璃幕裂纹检测传感器是位于维尔茨堡的德国夫琅禾费硅酸盐研究所(ISC )的科学家研制出特殊的传感器系统，在玻璃幕上检测出微小的裂纹， 在玻璃实际破裂之前，立即维护的该传感器通过电缆与建筑物的控制系统连接，输入的所有数据都会自动分析，如果玻璃发生微小的裂纹，则会发出警报。 研究人员还成功地在层叠玻璃面板之间安装了传感器。 由于这些传感器在层叠玻璃的制造过程中已经安装在两块玻璃板之间，所以在安装玻璃之前可以检测出玻璃运输中产生的缺陷。 日本东京大学工学部开发了检测龟裂的传感器、检测龟裂的光纤传感器，开发了世界上第一个检查核电站、高速公路、隧道等有无龟裂的光纤传感器。与以往使用的压电式裂缝传感器相比，容易使用，灵敏度是以往装置的千倍以上，传感器在作业时只需将光纤线圈粘贴在大厦或桥梁等建筑物的表面，如果在被测量物上产生裂缝，则传感器感知由此产生的微小