[发明专利]用于非破坏性部件的可拆卸、快速分离系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及非破坏性测试，且更特别地涉及用于非破坏性测试部件的可拆卸、快速分离系统。

背景技术

非破坏性测试装置可用来检测测试对象，以在检查期间和之后识别并分析对象中的瑕疵和缺陷。非破坏性测试允许操作者在测试对象的表面处或附近操作探头，以便执行对象表面和下层结构两者的测试。非破坏性测试在一些行业中是特别有用的，例如，航空和核能发电，其中部件测试可以不需要从周围结构去除部件而进行，并且其中可以定位隐藏缺陷，这些隐藏缺陷否则通过肉眼检查将不能识别。

非破坏性测试的一个示例是涡流探伤。在非破坏性涡流探伤中，振荡器或其它信号发生器产生交流(AC)驱动信号(例如，正弦波)，其驱动放置成紧靠电传导性测试对象的涡流探头的线圈。探头线圈中的驱动信号产生电磁场，该电磁场穿入电传导性测试对象，并在测试对象中感应出涡流，涡流又产生它们自己的电磁场。驱动信号的频率以及测试对象的材料特性(例如，电传导性，磁导率等)决定特定的电磁场穿入测试对象的深度，且较低频率的信号比较高频率的信号穿入更深。对于大部分检查应用，使用在1kHz到3MHz范围内的涡流探头频率。

由涡流产生的电磁场在涡流探头中产生了反馈信号。驱动信号与反馈信号的比较可以提供关于测试对象的材料特性的信息，包括在特定深度处瑕疵和其它缺陷的存在。将涡流探头置于已知没有瑕疵或缺陷的测试对象的区域导致产生可用来设立参照的反馈信号或空信号。确定驱动信号和此参照或空信号之间的差异(例如，相移)确立了参照数据，依靠该数据可进行测试对象的未知部分的后续测量。

测试对象的未知部分的这些后续测量可通过沿测试对象的表面滑动涡流探头并连续监视驱动信号和由涡流电磁场产生的反馈信号之间的差异来进行。就驱动信号和反馈信号之间的差异与驱动信号和参照或空信号之间的差异不一致的程度而言，这可能表明在测试对象中的该位置处存在瑕疵或其它缺陷(或者材料特征方面的其它变化)。

涡流探伤具有非常宽的应用范围，包括表面和近表面瑕疵探测，多层结构的检查，金属和涂层厚度测量，按等级金属分类，以及硬度和电传导性测量。此外，涡流探伤提供了对于金属中瑕疵探测的重要优点，包括对微观瑕疵的高灵敏度，高检查速度，易于自动化，易于学习，快速使用，无需与检查测试对象接触或联接，无材料消耗，环境友好性以及成本经济性。

通常，涡流探伤系统可包括用于向测试对象发送信号以及从测试对象接收信号的探头，将探头连接到涡流探伤单元上的半刚性的探头轴，以及用于查看测试结果的屏幕或监视器。涡流探伤单元可包括电源部件，信号发生、放大和处理电子器件，以及用来操作非破坏性测试装置的装置控制器。取决于测试对象，测试对象材料成分，以及进行测试所处的环境，涡流探伤系统典型地采用各种探头，包括例如绝对探头(absolute probe)，差作用探头，反射探头，无遮蔽探头，以及遮蔽探头。

绝对探头通常包括单独的线圈(或绕组)，其可响应被检测区域中的所有变化。绝对探头可用来探测渐变(例如，冶金学变化，热处理和形状)，以及突变(例如，裂纹)。差作用探头通常包括两个或更多平衡线圈，其通常定位成靠近在一起，使得它们仅响应于材料中的急剧变化，例如裂纹。差作用探头对于诸如冶金学变化、几何形状以及缓慢增长的裂纹的渐变是不敏感的，并且显著地减少提离信号(lift-off signal)。反射探头利用驱动线圈来在被测试的对象中感应出涡流，并利用单独的感应线圈或拾取来在测试对象被扫描时探测涡流场变化。反射探头可为差作用探头或绝对探头，并提供比通常使用的桥接线圈装置更大的频率范围。无遮蔽探头比相当的遮蔽探头生产成本更低，并具有较宽的涡流场。较宽的扫描宽度导致扫描特定的区域需要较少的通过次数。无遮蔽探头对提离和探头角度容忍度更高，但是受边缘、紧固件以及附近的不连续性影响。遮蔽探头可具有置于其周围的磁场，以便严密地将场聚焦在传感器末梢处，并限制场的扩展。遮蔽探头对于小裂纹可以是敏感的，并且不受边缘、几何形状变化以及邻近含铁材料的影响。

非破坏性测试的另一个示例是超声波测试。当执行超声波测试时，从探头发出超声波脉冲并以该特定材料的特征性声速通过测试对象。特定材料的声速是主要取决于材料的弹性模量以及密度的物理常数。向测试对象应用超声波脉冲导致超声波脉冲和测试对象结构之间的相互作用，且声波被反射回探头。由探头接收的信号的对应评估，即这些信号的振幅和渡越时间，允许做出关于测试对象的内部质量的结论而不破坏该测试对象。