[发明专利]一种金属材料的电磁声发射无损检测装置

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及利用声波发射技术测试金属材料中的裂纹型缺陷，具体地说是一种金属材料的电磁声发射无损检测装置。

背景技术

随着现代装备制造业的迅速发展，不断地提高金属构件及装备的承载应力水平，金属构件及装备的断裂失效事故则经常发生。对于航天、电力、化工、航海以及核能等重要工业领域，金属构件及装备的断裂失效事故往往会带来不可估量的严重后果。传统的设备维护方法需要对金属构件及装备做定期的停产检修，具有盲目性，给生产带来很多不便。为了预防金属构件及装备的断裂失效事故的产生，要求尽早发现金属构件及装备中的危险裂纹，声发射技术以其高灵敏性和动态监测特性成为金属构件及装备中的危险裂纹的重要检测方法。

传统声发射检测方法虽可实现对金属材料的动态损伤进行检测，但其缺点主要有二：首先，检测条件苛刻，必须对被测金属施加整体机械载荷，缺陷处于活动状态时才能激发出声发射现象，进而实现检测；其次，在外加机械载荷的作用下，金属材料容易出现额外的附加损伤，使得检测过程对被测结构造成二次损伤。这些方法和装置极大地限制了声发射检测技术的应用范围，不适于实际的工业应用。

在保持声发射技术检测方法优点的前提下，如何扩大其应用范围和提高其识别效率，以适于实际的工业应用，成为声发射技术一个重要发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种金属材料的电磁声发射无损检测装置，是基于脉冲大电流直接加载的方式，实现金属材料裂纹型缺陷的无损探伤，克服了现有技术在金属材料检测过程中会对待测金属材料结构造成二次损伤的缺点，扩大了声发射技术应用范围和提高其识别效率，并适于实际的工业应用。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种金属材料的电磁声发射无损检测装置，其步骤是：从脉冲大电流发生器的高压电容的电极引出两根导线分别用塑料夹持器将其固定于待测金属材料的两端，再将四个压电换能器S₁、S₂、S₃和S₄按菱形的四个顶点位置安放于该待测金属材料上，每个压电换能器分别通过信号线连接到前置放大器，前置放大器再用导线连接到PC机；将脉冲大电流发生器接通220v的交流电并产生脉冲大电流，该脉冲大电流被加载到待测金属材料上，若待测金属材料存在裂纹，会被激发出声发射信号，该声发射信号被四个压电传感器S₁、S₂、S₃和S₄检测并通过信号线输入前置放大器，由该前置放大器放大声发射信号并输入PC机，该PC机根据所采集到的声发射信号进行二维时差定位，从而定位检测出该待测金属材料存在的裂纹缺陷。

上述一种金属材料的电磁声发射无损检测装置，所述PC机根据所采集到的声发射信号进行二维时差定位，其计算步骤是：首先确定相应金属材料的波速V，以及计算压电换能器S₁的探头和压电换能器S₃的探头间距为a，压电换能器S₂的探头和压电换能器S₄的探头的间距为b，根据PC机采集到的声发射信号先后顺序，确定压电换能器S₁和压电换能器S₃间采集信号的时差Δt₁，以及压电换能器S₂和压电换能器S₄间采集信号的时差Δt₂，根据计算公式得到声发射源，即裂纹尖端位置的坐标：