[发明专利]一种金属结构焊缝开裂在线检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种金属结构焊缝开裂在线检测装置及方法。塑料防水盒底部有软磁条，塑料防水盒通过软磁条吸附接钢材，钢材的焊缝两侧有压电陶瓷组，压电陶瓷组包括两个压电陶瓷，并对称布置在钢材焊缝两侧，电阻应变片组固定在焊缝上，电阻应变片组由四个电阻应变片连接成惠斯顿电桥构成；压电陶瓷组和惠斯顿电桥的两端经紫铜杜邦线和激励信号发收装置电连接，激励信号发收装置经无线传输模块和计算机连接。本发明通过融合压电陶瓷振动信号和惠斯顿电桥输出信号来进行无损检测，能够提高检测效率和准确性，降低电能损耗以及成本，实时在线准确检测。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域的一种焊缝检测装置及方法，具体涉及了一种金属结构焊缝开裂在线检测装置及方法。

背景技术

目前常用的钢材焊缝无损检测比较有效的方法有超声波探伤和射线探伤。超声波探伤是利用压电换能器对被测工件发射超声波，然后用换能器接收反射回来的超声波，测量反射回来超声波的幅度及传播时间就可评定工件中缺陷的位置及严重程度。虽然这种检测方法灵活方便、成本低、对人体无害，但显示缺陷不直观，对缺陷判断不精确，靠探伤人员经验和技术熟练程度影响较大；射线探伤是利用x、γ射线源发出的贯穿辐射线穿透焊缝后使胶片感光，焊缝中的缺陷影像便显示照相底片上。虽然这种方法能发现焊缝内部的一些缺陷，但无法测量缺陷深度，检验成本较高，时间长，而且射线对操作人员会带来身体伤害。超声波探伤和射线探伤都难以做成便携式，也不能对钢材的焊缝进行实时检测。

钢材焊缝无损检测方法的原理是介质中波传播理论：压电陶瓷振动辐射的正弦波在钢材内部传播过程中能量不断衰减，当传播到焊缝时会进一步衰减的理论，若焊缝中出现损伤时正弦波的衰减会发生变化，经过损伤的正弦波的幅值会减小，发射的正弦波和接收的正弦波之间的相位差会增加，而且这种变化和损伤的程度是成正比的。

公开号为CN109828027A的中国专利公开了一种不等厚对接焊缝检测方法，主要思路是：在被测工件不同深度埋藏预设缺陷，先通过软件仿真制定相控阵探伤工艺参数，再针对埋藏的预设缺陷，进行射线探伤、手动超声探伤及相控阵探伤实验。虽然这种检测方法检测范围大，有较高的缺陷检出率，但其结构复杂，安装的探头数量多，需要超声相控检测仪等设备，难以完成便携和实时无损检测的任务。

目前的无损检测方法不管是超声波探伤还是射线探伤，所需要的设备体积都比较大，操作步骤繁琐，只能现场作业而无法做到实时在线检测，因此现有的无损检测方法都存在着缺陷和不足。

发明内容

基于上述，为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种应用于钢材焊缝处的无损检测装置及方法，采用正、逆压电效应和压阻效应，利用两种测量方式的数据融合能够实现对焊缝处损伤的实时准确检测，其采用的激励信号利用直接数字频率合成技术(DDS)所产生，降低了电能损耗以及成本等问题。

本发明所采用的技术方案是：

一、一种金属结构焊缝开裂在线检测装置：

装置包括激励信号发收装置、压电陶瓷组、电阻应变片组、紫铜杜邦线、塑料防水盒、软磁条、无线传输模块、OLED显示屏，塑料防水盒底部固定有软磁条，塑料防水盒通过软磁条吸附连接到钢材上，塑料防水盒内部设有激励信号发收装置、无线传输模块；钢材的焊缝两侧安装布置有压电陶瓷组，每组压电陶瓷组是由两个压电陶瓷构成，两个压电陶瓷对称布置在钢材焊缝的两侧，电阻应变片组粘贴固定在焊缝上，电阻应变片组是由四个电阻应变片连接成惠斯顿电桥构成；压电陶瓷组的两端和惠斯顿电桥的两端经紫铜杜邦线和激励信号发收装置电连接，激励信号发收装置经无线传输模块和外部的计算机连接。

所述的电阻应变片组不粘贴固定在焊缝上，替换为：钢材的焊缝两侧的钢材表面设有可变形铝筋片，铝筋片上固定安装上电阻应变片组。

钢材的焊缝两侧的钢材表面形成直角，所述的可变形铝筋片为连接架设在焊缝两侧之间的条状或者拱桥状。

所述的压电陶瓷组粘贴在打磨好的钢材焊缝两侧附近的表面上，并用灌封胶灌封。