專利名稱：基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)體材料的無損檢測(cè)方法，特別是金屬材料的無損檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
金屬等導(dǎo)體材料是現(xiàn)代社會(huì)最重要的材料，金屬材料失效問題關(guān)系到國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全；也關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)和服務(wù)水平。無論是空難、還是列車出軌，很多事故都由金屬材料失效引起，要減少此類事故，就必須采用有效手段掌控金屬失效狀況。金屬的各種失效中斷裂的危害最大，斷裂大多由疲勞引起，疲勞的主要現(xiàn)象是裂紋，而裂紋更容易出現(xiàn)在材料的表面。可見，觀測(cè)“裂紋”特別是材料表面裂紋是研究金屬失效的重點(diǎn)。電子顯微鏡、金相顯微鏡等是普遍采用的研究金屬疲勞的工具，但是它們都是有損檢測(cè)方法，檢測(cè)以后對(duì)工件的繼續(xù)使用會(huì)有嚴(yán)重影響或完全無法再使用，因此，除非是為了研究，對(duì)金屬疲勞的檢測(cè)只能是無損檢測(cè)，所以完善和研究新的金屬無損檢測(cè)方法具有重要意義。目前工業(yè)上常用的成熟無損檢測(cè)方法有滲透、磁粉、渦流、超聲、射線等分析方法， 還有進(jìn)展較快的正在完善中的無損檢測(cè)方法，如磁記憶、紅外、聲發(fā)射、激光等。無疑，這些方法都是無損檢測(cè)的有效方法，但是除了聲發(fā)射法有揭示工件整體老化程度的潛力外，其它多是針對(duì)具體懷疑對(duì)象的逐區(qū)檢測(cè)，效率難以提高。實(shí)際上，更科學(xué)的無損檢測(cè)方法應(yīng)該是先從整體上評(píng)估工件有無問題，問題程度如何，若問題不嚴(yán)重，再對(duì)值得維修的工件用上述的方法檢測(cè)具體問題；對(duì)于已經(jīng)整體老化的工件，不值得再深入檢測(cè)，即不必進(jìn)行逐區(qū)檢測(cè)，應(yīng)直接更換。根據(jù)一般的物理規(guī)律，材料的電阻與材料的性質(zhì)(元素、結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)、缺陷、熱處理等)、材料的幾何尺度有關(guān)，材料老化可伴隨結(jié)構(gòu)缺陷、磁導(dǎo)率和成分(氧化、化學(xué)腐蝕等) 變化、導(dǎo)電幾何尺度(如有效截面積、長(zhǎng)度)變化，這些變化最終可表現(xiàn)為一定頻率下材料整體電阻變化。由于大多數(shù)的金屬失效由各種疲勞引起，疲勞裂紋大多起源于表面，而表層只占有效導(dǎo)電截面的很少部分，電流容易從很大的內(nèi)部完好截面流過，因此，一般的方法很難觀測(cè)到由于早期疲勞引起的整體電阻異常。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，可以高靈敏度的從整體上檢測(cè)有損樣品缺陷狀況，特別是早期疲勞損傷。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于它包括以下步驟1)搭建測(cè)試電路，并固定電路各部件的位置，使各部件和連線在整個(gè)測(cè)量過程中保持位置固定；所述的測(cè)試電路包括信號(hào)源、電流饋電點(diǎn)、電壓采樣點(diǎn)和鎖相放大器；所述的信號(hào)源給待測(cè)樣品供電，電流饋電點(diǎn)設(shè)置在待測(cè)樣品兩端，所述的電壓采樣點(diǎn)設(shè)在電流饋電點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，距離與之同側(cè)的電流饋電點(diǎn)0. Imm-IOmm并緊靠待測(cè)樣品的兩端；電壓采樣點(diǎn)的信號(hào)與鎖相放大器的輸入端連接，信號(hào)源的參考信號(hào)與鎖相放大器的參考端連接；2)用電阻值和附加電感值已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻作為待測(cè)樣品，選定頻點(diǎn)，測(cè)量測(cè)試電路的電參量修正值；所述的標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值大小約為待測(cè)樣品阻值的0.1-1000倍，電感值小于0. 1微亨；所述頻點(diǎn)的頻率值覆蓋從低頻到高頻的一定范圍，測(cè)試頻點(diǎn)至少含高頻和低頻各1點(diǎn)，其中低頻頻率約為IO1-KfHZ,并避免采用工頻的簡(jiǎn)單整數(shù)倍頻率；高頻頻率的取值根據(jù)待測(cè)樣品垂直電流傳播方向的尺度、裂紋深度和樣品磁導(dǎo)率選定，待測(cè)樣品垂直電流傳播方向的尺度越小、裂紋越淺、相對(duì)磁導(dǎo)率越小，所需要的高頻頻率越高；3)用無損完好的標(biāo)樣作為待測(cè)樣品，對(duì)所選定的頻點(diǎn)，采用2、所得的修正參數(shù)測(cè)量各頻點(diǎn)下無損完好的標(biāo)樣兩端的電壓值或計(jì)算出無損完好的標(biāo)樣的電阻值I^= Vi/ I，其中I是測(cè)試回路的電流；4)用需要檢測(cè)的有損樣品作為待測(cè)樣品，選用步驟3)相同的頻點(diǎn)，采用修正參數(shù)測(cè)量各頻點(diǎn)下有損樣品兩端的電壓值或計(jì)算有損樣品的電阻值Rffl=ViA,其中I是測(cè)試回路的電流；5)計(jì)算各頻點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的的電阻值之差Δ R隨頻率的變化；或、與Vi的電壓之差Δ V隨頻率的變化；并分析AR或Δ V隨頻率變化的規(guī)律；6)采用Δ R-頻率曲線的斜率表征樣品損傷程度；或AV-頻率曲線的斜率表征樣品損傷程度；AR或Δν開始明顯升高處所對(duì)應(yīng)的頻率越低，或頻率較高的同一頻點(diǎn)AR或 Δ V越大，則有損樣品損傷越嚴(yán)重。按上述方案，所述的測(cè)試電路的信號(hào)源為附有同步輸出信號(hào)的交流電流源，其中同步輸出信號(hào)接所述鎖相放大器的參考端。按上述方案，所述的測(cè)試電路的信號(hào)源由附有同步輸出信號(hào)的電壓源串聯(lián)大電阻而成，其中同步輸出信號(hào)接所述鎖相放大器的參考端；所述的大電阻阻值為待測(cè)樣品電阻的IO1-IO7倍。按上述方案，所述的測(cè)試電路的信號(hào)源由不附帶同步信號(hào)輸出的電流源或電壓源串聯(lián)一個(gè)采樣電阻R$而成；取R$兩端電壓經(jīng)雙端轉(zhuǎn)單端后作為參考信號(hào)與所述鎖相放大器的參考端連接。按上述方案，所述的采樣電阻1^的取值以保證從1^取得的參考信號(hào)最好為1-5V。按上述方案，所述的電流饋電點(diǎn)和電壓采樣點(diǎn)分別采用電夾、冷壓、螺釘或焊接方式設(shè)置。按上述方案，增加步驟7)改變電流饋電點(diǎn)和電壓采樣點(diǎn)位置，通過測(cè)量電阻與頻率的關(guān)系或電壓與頻率的關(guān)系獲取裂紋位置和方向信息；若電流饋電點(diǎn)和電壓采樣點(diǎn)改變后電阻或電壓變大明顯則說明改變后的電壓采樣點(diǎn)之間存在比改變前的電壓采樣點(diǎn)之間更明顯的損傷。按上述方案，增加步驟8)測(cè)試過程中保持溫度變化小于1度，或進(jìn)行溫度修正。按上述方案，所述的無損完好的標(biāo)樣為原始狀態(tài)工件，所述的需要檢測(cè)的有損樣品為疲勞后的同一工件。本發(fā)明的工作原理為趨膚效應(yīng)是指導(dǎo)體傳輸交流電流時(shí)，靠近導(dǎo)體表面處的電流密度大于導(dǎo)體內(nèi)部電流密度的現(xiàn)象。隨著電流頻率的提高，趨膚效應(yīng)使導(dǎo)體的電阻增大。采用一定頻率、一定強(qiáng)度的交流電作用于待測(cè)材料，在趨膚效應(yīng)作用下，裂紋等缺陷集中的導(dǎo)體材料表面的電流密度會(huì)被強(qiáng)制加大，可以凸顯表面缺陷對(duì)電阻的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明完好材料(即無損樣品)與疲勞后的材料(即有損樣品)在高頻時(shí)電阻變化比低頻時(shí)明顯得多。因而檢測(cè)高頻時(shí)的有損樣品電阻，并與無損樣品比較，可以高靈敏度的檢測(cè)表面缺陷，或損傷進(jìn)程。其中由于有些工件是沒有無損完好的標(biāo)樣的，所以對(duì)這些工件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以將原始狀態(tài)工件作為無損完好的標(biāo)樣，同一工件疲勞后作為需要檢測(cè)的有損樣品，疲勞程度可視情況而定，比如使用半年、彎折數(shù)次等。本發(fā)明的有益效果為1、檢測(cè)時(shí)直接將待測(cè)樣品與電流饋電點(diǎn)和電壓采樣點(diǎn)連接，不需要進(jìn)行樣品處理，不受樣品形狀和空間位置的限制，操作更加快捷、方便。2、基于趨膚效應(yīng)從整體全局上檢測(cè)樣品的疲勞程度，不需要逐點(diǎn)逐區(qū)檢測(cè)，節(jié)約了時(shí)間和成本；由于趨膚效應(yīng)，對(duì)材料出現(xiàn)的表面缺陷更敏感，特別是對(duì)鐵磁質(zhì)材料可以發(fā)現(xiàn)材料的更早期損傷，通過改變激發(fā)頻率還可以獲取有損樣品表面缺陷深度的信息。3、可廣泛應(yīng)用于導(dǎo)體材料(金屬、石墨、復(fù)合導(dǎo)體材料等)工件的快速、整體、無損檢測(cè)，在航空航天、軍工裝備器材、電線電纜、橋梁、工程鋼結(jié)構(gòu)、鋼纜、鋼筋線材管材、鋼軌、 金屬工件等等的無損檢測(cè)領(lǐng)域具有較廣闊的市場(chǎng)，由于其具有高效率整體檢測(cè)、高靈敏度等特色，應(yīng)具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的測(cè)試電路示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的測(cè)試電路示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的測(cè)試電路示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例四中電阻值之差A(yù)R隨頻率變化曲線。圖5為本發(fā)明實(shí)施例五中電壓值之差A(yù)V隨頻率變化曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的測(cè)試電路示意圖，包括信號(hào)源、電流饋電點(diǎn)3和4、電壓采樣點(diǎn)5和6，以及鎖相放大器；所述的信號(hào)源附有同步輸出信號(hào)的交流電流源1，給待測(cè)樣品 2供電，電流饋電點(diǎn)3和4設(shè)置在待測(cè)樣品2兩端，所述的電壓采樣點(diǎn)5和6設(shè)在電流饋電點(diǎn)的內(nèi)側(cè)距離與之同側(cè)的電流饋電點(diǎn)距離0. Imm-IOmm之間，并緊靠待測(cè)樣品2的兩端；電壓采樣點(diǎn)的信號(hào)與鎖相放大器的輸入端連接，交流電流源1的同步輸出信號(hào)接所述鎖相放大器的參考端。1)搭建測(cè)試電路，并固定電路各部件的位置，使各部件和連線在整個(gè)測(cè)量過程中保持位置固定。2)用電阻值和附加電感值已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻作為待測(cè)樣品，選定頻點(diǎn)，測(cè)量測(cè)試電路的電參量修正值；所述的標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值大小為待測(cè)樣品阻值的0.1-1000倍，電感值小于或等于0. 1微亨；所述頻點(diǎn)的頻率值覆蓋從低頻到高頻的一定范圍，測(cè)試頻點(diǎn)至少含高頻和低頻各1點(diǎn)，其中低頻頻率約為IO1-KfHz,并避免采用工頻的簡(jiǎn)單整數(shù)倍頻率；高頻頻率的取值根據(jù)待測(cè)樣品垂直電流傳播方向的尺度、裂紋深度和樣品磁導(dǎo)率選定，待測(cè)樣品垂直電流傳播方向的尺度越小、裂紋越淺、相對(duì)磁導(dǎo)率越小，所需要的高頻頻率越高；常用的頻率覆蓋范圍是IO1-IO6Hzt53)用無損完好的標(biāo)樣作為待測(cè)樣品，對(duì)所選定的頻點(diǎn)，采用幻所得的修正參數(shù)測(cè)量各頻點(diǎn)下無損完好的標(biāo)樣兩端的電壓值或計(jì)算無損完好的標(biāo)樣的電阻值Ri= V$/I， 其中I是測(cè)試回路的電流。4)用有損樣品作為待測(cè)樣品，選用步驟3)相同的頻點(diǎn)，采用修正參數(shù)測(cè)量各頻點(diǎn)下有損樣品兩端的電壓值、或計(jì)算有損樣品的電阻值Rffl=V^I,其中I是測(cè)試回路的電流。5)計(jì)算各頻點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的1^與Rffl的電阻值之差八1 隨頻率的變化；或^與￥|的電壓之差Δν隨頻率的變化；并分析AR或AV隨頻率變化的規(guī)律。6)采用Δ R-頻率曲線的斜率表征樣品損傷程度；或AV-頻率曲線的斜率表征樣品損傷程度；AR或開始明顯升高處所對(duì)應(yīng)的頻率越低，或頻率較高的同一頻點(diǎn)AR或 Δ V越大，則有損樣品損傷越嚴(yán)重。7)改變電流饋電點(diǎn)和電壓采樣點(diǎn)位置，通過測(cè)量電阻與頻率的關(guān)系或電壓與頻率的關(guān)系獲取裂紋位置和方向信息；若電流饋電點(diǎn)和電壓采樣點(diǎn)改變后電阻或電壓變大明顯則說明改變后的電壓采樣點(diǎn)之間存在比改變前的電壓采樣點(diǎn)之間更明顯的損傷。8)測(cè)試過程中保持溫度變化小于1度，否則需要對(duì)溫度進(jìn)行校正處理。所加電流是頻率和強(qiáng)度可調(diào)的交流電，最好是寬頻交流電流源；其具體電流和頻率值與樣品性質(zhì)和幾何尺度有關(guān)。電流強(qiáng)度選取的一般原則是若樣品容許經(jīng)受大電流(不發(fā)熱、不損壞)，用較大電流會(huì)較靈敏，如0. 1Α。一般使用是KT4-IO1A電流可以滿足絕大多數(shù)需要。頻點(diǎn)的選取一般原則是頻率與敏感深度有關(guān)，頻率越高，對(duì)最表面裂紋越敏感； 樣品垂直電流傳播方向的尺度越小所需要頻率越高；相對(duì)磁導(dǎo)率越高所需要頻率越低；若樣品尺度比較大，在滿足敏感深度的前提下，可以考慮采用相對(duì)較低的頻率；為比較和計(jì)算，一般需要測(cè)試低中高多個(gè)頻點(diǎn)；例如用以下頻點(diǎn)60Hz、120Hz、280Hz、360Hz、600Hz、 1. 2ΚΗζ、2· 4ΚΗζ、5· 6KHz、1ΙΗζ、24ΚΗζ、36ΚΗζ、50ΚΗζ、60ΚΗζ、80ΚΗζ、100KHz、200KHz、600KHz 和1MHz。(采用較低的頻率時(shí)應(yīng)避開工頻的簡(jiǎn)單整數(shù)倍)。缺陷深度很淺(如小于20微米)、樣品垂直尺度很小(如直徑小于0. 2mm)時(shí)可能需要采用更高的頻率，如IOMHz等。饋電點(diǎn)采用電夾、冷壓(含固定螺釘)或焊接方式。實(shí)施例二 本實(shí)施例基本原理與實(shí)施例一相同，其不同之處在于測(cè)試電路的信號(hào)源由附有同步輸出信號(hào)的電壓源1'串聯(lián)大電阻而成，其中同步輸出信號(hào)接所述鎖相放大器的參考端，如圖2所示；所述的大電阻阻值為待測(cè)樣品電阻的IO1-IO7倍。實(shí)施例三本實(shí)施例基本原理與實(shí)施例一相同，其不同之處在于所述的測(cè)試電路的信號(hào)源由不附帶同步信號(hào)輸出的電流源或電壓源1"串聯(lián)電阻1^而成，其中采樣電阻1^兩端的電壓經(jīng)雙端單端轉(zhuǎn)換后(若系統(tǒng)可以共地，也可直接用高電位端信號(hào))作為參考信號(hào)與所述鎖相放大器的參考端連接。采樣電阻1^的取值是保證從1^所取得的參考信號(hào)約為1-5V 為好，以便鎖相放大器能穩(wěn)定工作。實(shí)施例四本實(shí)施例基本原理可與實(shí)施例一至三中的任意一項(xiàng)相同，其不同之處在于取兩根幾乎完全相同的長(zhǎng)度為500mm、直徑為1. 84mm的圓柱形銅導(dǎo)線作為無損完好的標(biāo)樣，標(biāo)記為“無損1”、“無損2” ；測(cè)試電流為4. 762mA，鎖相放大器型號(hào)為SR830鎖相放大器。兩根新的導(dǎo)線作為“無損1”和“無損2”樣品，測(cè)量出對(duì)應(yīng)頻率時(shí)樣品上的壓降見表一 “無損1 μ V”和“無損2 μ V”欄。兩樣品等間距約IOOmm四處各彎折20次和30次后整形恢復(fù)原狀，作為有損樣品，標(biāo)記為“有損1”和“有損2”，測(cè)量出對(duì)應(yīng)頻率時(shí)樣品上的壓降見表一“有損1 μ V”和“有損2 μ V”欄。微伏電壓除以電流4. 762mA，可得電阻毫歐姆值， 對(duì)“無損1μ V”、“無損2μ V”和與之對(duì)應(yīng)的“有損1”、“有損2”分別計(jì)算“疲勞”后電阻相對(duì)“疲勞”前電阻的變化值見表中“ Δ Im Ω ”和“ Δ 2m Ω ”欄。表一中“ Δ Im Ω，，和“ Δ 2m Ω ” 欄相對(duì)頻率變化曲線見圖4，圖4中dl對(duì)應(yīng)Δ ΙπιΩ，d2對(duì)應(yīng)Δ 2πιΩ。由圖4可見高頻時(shí)可以凸顯“疲勞”對(duì)電阻的影響。也就是說本發(fā)明采用高頻激發(fā)樣品，在趨膚效應(yīng)作用下，測(cè)量高頻時(shí)電阻的變化可以有效鑒定樣品的疲勞狀況。頻率越高疲勞前后電阻變化越明顯，即頻率越高對(duì)疲勞程度越敏感。實(shí)驗(yàn)還證明對(duì)長(zhǎng)度為500mm，直徑為0. 8mm的圓柱狀銅導(dǎo)線，疲勞前后(手工大致均勻彎折幾十次后還原為原形狀)，在采用頻率為50KHz，4. 762mA電流時(shí)已可以檢測(cè)出電阻明顯變大，可以推測(cè)，加大電流和采用更高頻率進(jìn)行檢測(cè)時(shí)效果會(huì)更明顯。而采用傳統(tǒng)低頻方法，在同條件下5次重復(fù)測(cè)量，甚至還難以確認(rèn)電阻有變大現(xiàn)象(理論上應(yīng)該變大)。 可見此發(fā)明比較靈敏有效。表1.測(cè)試數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于它包括以下步驟1)搭建測(cè)試電路，并固定電路各部件的位置，使各部件和連線在整個(gè)測(cè)量過程中保持位置固定；所述的測(cè)試電路包括信號(hào)源、電流饋電點(diǎn)、電壓采樣點(diǎn)和鎖相放大器；所述的信號(hào)源給待測(cè)樣品供電，電流饋電點(diǎn)設(shè)置在待測(cè)樣品兩端，所述的電壓采樣點(diǎn)設(shè)在電流饋電點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，距離與之同側(cè)的電流饋電點(diǎn)0. Imm-IOmm并緊靠待測(cè)樣品的兩端；電壓采樣點(diǎn)的信號(hào)與鎖相放大器的輸入端連接，信號(hào)源的參考信號(hào)與鎖相放大器的參考端連接；2)用電阻值和附加電感值已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻作為待測(cè)樣品，選定頻點(diǎn)，測(cè)量測(cè)試電路的電參量修正值；所述的標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值大小約為待測(cè)樣品阻值的0. 1-1000倍，電感值小于 0. 1微亨；所述頻點(diǎn)的頻率值覆蓋從低頻到高頻的一定范圍，測(cè)試頻點(diǎn)至少含高頻和低頻各1點(diǎn)，其中低頻頻率約為IO1-KfHZ,并避免采用工頻的簡(jiǎn)單整數(shù)倍頻率；高頻頻率的取值根據(jù)待測(cè)樣品垂直電流傳播方向的尺度、裂紋深度和樣品磁導(dǎo)率選定，待測(cè)樣品垂直電流傳播方向的尺度越小、裂紋越淺、相對(duì)磁導(dǎo)率越小，所需要的高頻頻率越高；3)用無損完好的標(biāo)樣作為待測(cè)樣品，對(duì)所選定的頻點(diǎn)，采用2)所得的修正參數(shù)測(cè)量各頻點(diǎn)下無損完好的標(biāo)樣兩端的電壓值^^或計(jì)算出無損完好的標(biāo)樣的電阻值R$=V$/I，其中I是測(cè)試回路的電流；4)用需要檢測(cè)的有損樣品作為待測(cè)樣品，選用步驟3)相同的頻點(diǎn)，采用修正參數(shù)測(cè)量各頻點(diǎn)下有損樣品兩端的電壓值V.或計(jì)算有損樣品的電阻值Rffl=ViA,其中I是測(cè)試回路的電流；5)計(jì)算各頻點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的1^與R55的電阻值之差ΔR隨頻率的變化；或V.與Vi的電壓之差Δ V隨頻率的變化；并分析AR或Δ V隨頻率變化的規(guī)律；6)采用AR—頻率曲線的斜率表征樣品損傷程度；或AV—頻率曲線的斜率表征樣品損傷程度；AR或開始明顯升高處所對(duì)應(yīng)的頻率越低，或頻率較高的同一頻點(diǎn)AR或 Δ V越大，則有損樣品損傷越嚴(yán)重。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于所述的測(cè)試電路的信號(hào)源為附有同步輸出信號(hào)的交流電流源，其中同步輸出信號(hào)接所述鎖相放大器的參考端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于所述的測(cè)試電路的信號(hào)源由附有同步輸出信號(hào)的電壓源串聯(lián)大電阻而成，其中同步輸出信號(hào)接所述鎖相放大器的參考端；所述的大電阻阻值為待測(cè)樣品電阻的IO1—IO7倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于所述的測(cè)試電路的信號(hào)源由不附帶同步信號(hào)輸出的電流源或電壓源串聯(lián)一個(gè)采樣電阻1^而成；取R Φ兩端電壓經(jīng)雙端轉(zhuǎn)單端后作為參考信號(hào)與所述鎖相放大器的參考端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于所述的采樣電阻的取值以保證從取得的參考信號(hào)為1-5V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于所述的電流饋電點(diǎn)和電壓采樣點(diǎn)分別采用電夾、冷壓、螺釘或焊接方式設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于增加步驟7)改變電流饋電點(diǎn)和電壓采樣點(diǎn)位置，通過測(cè)量電阻與頻率的關(guān)系或電壓與頻率的關(guān)系獲取裂紋位置和方向信息；若電流饋電點(diǎn)和電壓采樣點(diǎn)改變后電阻或電壓變大明顯則說明改變后的電壓采樣點(diǎn)之間存在比改變前的電壓采樣點(diǎn)之間更明顯的損傷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于增加步驟 8)測(cè)試過程中保持溫度變化小于1度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于趨膚效應(yīng)電阻的無損檢測(cè)方法，其特征在于所述的無損完好的標(biāo)樣為原始狀態(tài)工件，所述的需要檢測(cè)的有損樣品為疲勞后的同一工件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于測(cè)量趨膚效應(yīng)作用下樣品電阻變化的無損檢測(cè)方法，采用一定頻率、一定強(qiáng)度的交流電作用于待測(cè)材料，在趨膚效應(yīng)作用下，在裂紋等缺陷集中的導(dǎo)體材料表面的電流密度會(huì)強(qiáng)制加大，凸顯了表面缺陷對(duì)樣品電阻的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明完好材料(即無損樣品)與疲勞后的材料(即有損樣品)在高頻時(shí)電阻變化比低頻時(shí)明顯得多。因而檢測(cè)高頻時(shí)的有損樣品的電阻或?qū)?yīng)電壓，并與無損樣品比較，可以高靈敏度的檢測(cè)樣品表面缺陷。該方法可以從整體全局上檢測(cè)樣品的疲勞程度，不需要逐點(diǎn)逐區(qū)檢測(cè)，節(jié)約了時(shí)間和成本；由于趨膚效應(yīng)，高頻時(shí)對(duì)材料出現(xiàn)的表面缺陷更敏感，通過改變激發(fā)頻率還可以獲取有損樣品表面缺陷深度信息。
文檔編號(hào)G01N27/20GK102243197SQ20111010510
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者宋俊磊, 楊勇, 湯型正, 魏有峰 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)