一種金屬結構的裂紋的檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及裂紋檢測領域，尤其是一種金屬結構的裂紋的檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 中國發明專利CN103389341A，公開了一種風力機葉片裂紋檢測方法，其包括有以 下步驟：首先在風力機葉片上安裝聲發射傳感器，并將接收到的聲發射信號傳遞給聲發射 采集系統，確定信號的采樣頻率、采樣長度、濾波頻率等采集參數；然后基于Shannon小波 熵優化Morlet小波基函數的帶寬參數，得到與擴展裂紋和萌生裂紋聲發射信號特征匹配 的Morlet小波基函數，再計算聲發射信號的重分配尺度譜判斷裂紋狀態，即通過Shannon 小波熵優化和重分配尺度譜信號處理的程序提取風力機葉片擴展裂紋和萌生裂紋聲發射 信號的時頻特征參數；接著根據所提取的裂紋聲發射信號的時頻特征參數來判定裂紋故障 的擴展狀態。該發明能夠快速準確地檢測葉片裂紋動態擴展的狀態，保證風力機葉片的安 全性和高效性，但是該發明只能檢測裂紋的動態擴展狀態，而無法檢測處于靜態未擴展的 裂紋狀態。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的在于提供一種金屬結構的裂紋的檢測裝置，以解決現有技術中 只能檢測動態擴展裂紋而不可檢測靜態未擴展的裂紋狀態的問題。
[0004] 為了達到上述目的，本實用新型提供了一種金屬結構的裂紋的檢測裝置，包括用 于檢測處于動態擴展狀態裂紋的聲發射儀和用于檢測處于靜態未擴展狀態裂紋的超聲波 探傷儀，所述聲發射儀包括聲發射傳感器、信號處理系統和聲發射采集系統，所述聲發射傳 感器設置在待檢測的金屬結構上，所述聲發射傳感器獲取的信號經信號處理系統處理后傳 輸至聲發射采集系統中。
[0005] 進一步地，所述金屬結構為鋼結構。
[0006] 進一步地，所述金屬結構為起重機械鋼結構。
[0007] 進一步地，所述聲發射儀為全波形聲發射儀。
[0008] 進一步地，所述聲發射傳感器采用壓電陶瓷材料。
[0009] 進一步地，所述聲發射儀還包括前置放大器，所述前置放大器分別與聲發射傳感 器及信號處理系統連接。
[0010] 進一步地，所述超聲波探傷儀為脈沖反射式超聲波探傷儀。
[0011] 本實用新型提供了一種金屬結構的裂紋的檢測裝置，采用超聲波探傷儀與聲發射 儀進行協同檢測，通過聲發射儀實現了裂紋的動態擴展狀態的檢測，通過超聲波探傷儀實 現了裂紋的定位與靜態未擴展裂紋的檢測，此外，通過多次檢測還可獲取裂紋的擴展速率， 從而提高了裂紋檢測的精度，改善了基于裂紋擴展理論進行疲勞壽命預測的可靠性。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型實施例提供的裂紋檢測的原理圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面將結合示意圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細的描述。根據下列描述 并結合權利要求書，本實用新型的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化 的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0014] 本實用新型提供了一種金屬結構的裂紋的檢測裝置，包括用于檢測處于動態擴展 狀態裂紋的聲發射儀和用于檢測處于靜態未擴展狀態裂紋的超聲波探傷儀，所述聲發射儀 包括聲發射傳感器、信號處理系統和聲發射采集系統，所述聲發射傳感器設置在待檢測的 金屬結構上，所述聲發射傳感器獲取的信號經信號處理系統處理后傳輸至聲發射采集系統 中。
[0015] 所述金屬結構為鋼結構。在本實施例中，所述金屬結構為起重機械鋼結構，所述聲 發射儀為全波形聲發射儀，所述聲發射傳感器采用壓電陶瓷材料，所述聲發射儀還包括前 置放大器，所述前置放大器分別與聲發射傳感器及信號處理系統連接，所述超聲波探傷儀 為脈沖反射式超聲波探傷儀。
[0016] 在應用本實用新型實施例提供的金屬結構的裂紋的檢測裝置時，需要適應性地提 供相應的操作方法，如圖1所示，該方法的思路為：
[0017] 采用超聲波探傷儀對起重機械的鋼結構進行裂紋檢測，識別裂紋的具體位置；
[0018] 采用聲發射儀對存在裂紋的位置進行檢測，判斷裂紋是否處于動態擴展狀態；
[0019] 針對基于超聲波與聲發射協同檢測技術的多傳感器信號，采用非權重Monte Carlo法采集樣本，對采集的信息進行數據融合，獲得高置信度的檢測結果，將檢測的結果 與理論和有限元分析的結果進行比較，驗證該協同檢測技術的精度。
[0020] 對于處于動態擴展的裂紋，一定時間后再次進行聲發射檢測，測試裂紋擴展后的 尺寸，從而確定裂紋的動態擴展特性。
[0021] 具體地，該方法的實際過程為：
[0022] (1)以金屬試樣為研究對象，以斷裂力學為基礎，優化基函數建立影響裂紋擴展的 響應面模型；再建立其三維裂紋擴展有限元模型，通過顯式非線性靜態分析和模態分析，獲 取該試樣裂紋萌生、擴展的動力學特性和特征參量。
[0023] (2)以金屬試樣為研究對象，分別采用超聲波探傷儀、聲發射儀進行裂紋檢測，研 究采集靜、動態裂紋特征信號的最優方案；基于兩者協同的檢測技術，對裂紋的萌生、擴展 過程進行檢測。
[0024] 超聲波檢測原理：
[0025] 聲壓P、聲強I之間的關系如下式：
[0027] 其中Pni為聲壓最大振幅；P為介質密度；C為聲速。
[0028] 超聲波探傷儀根據缺陷返回的超聲信號的聲壓與聲強來判斷缺陷大小，超聲信號 的聲壓越高，示波屏上顯示的回波也就越高，據此判斷缺陷的當量值也越大。采用超聲波探 傷儀檢測到的回波信號不能確定具體的缺陷，因此采用超聲波探傷儀檢測出裂紋、未焊透、 未熔合等缺陷都是概率性事件。
[0029] 聲發射檢測原理：
[0030] 將聲發射信號看成阻尼正弦波，則有V = Vpe etSincot
[0031] 式中，V為瞬時電壓；Vp為峰值電壓；ω為角頻率；β為衰減系數；t為時間。
[0032] 信號的能量E為：
[0034] 式中，R為電壓測量線路的輸入阻抗；V⑴為與時間有關的電壓；
[0035] 聲發射信號幅度可用于量度聲發射信號的能量。f (V)表示幅度位于VjP V 1+1之 間的聲發射事件數分布，則
[0036]
F(V1)為峰值高于V1的事件數。
[0037] 聲發射事件總數與裂紋長度之間存在良好的對應關系，聲發射事件總數越大，裂 紋長度越長，但兩者不是線性關系。