專(zhuān)利名稱(chēng)：一種漏電場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電金屬體無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，特別是基于漏電場(chǎng)的導(dǎo)電金屬體無(wú)損檢測(cè)方法與裝置。
背景技術(shù)：
無(wú)損檢測(cè)在社會(huì)安全高效生產(chǎn)中越來(lái)越重要，但是已有無(wú)損檢測(cè)方法并不能滿足眾多日益增長(zhǎng)的探傷需求?，F(xiàn)有無(wú)損檢測(cè)方法中，磁粉及滲透基本為人工操作、效率不高； 超聲檢測(cè)存在激勵(lì)與檢測(cè)頻率匹配而限制了掃描速度提高的問(wèn)題；渦流檢測(cè)由于趨膚效應(yīng)而對(duì)內(nèi)傷檢測(cè)失效；射線檢測(cè)具有輻射性原則上盡可能減少使用；漏磁檢測(cè)具有強(qiáng)穿透力而能檢測(cè)內(nèi)、外傷，但對(duì)有色金屬(如銅、鋁及鈦合金等)，奧氏體不銹鋼以及高溫(過(guò)居里點(diǎn)而失去磁性)黑色金屬(如鋼鐵等)無(wú)效；磁擾動(dòng)檢測(cè)法也只局限于鐵磁性材料。其它電磁方法有交變電場(chǎng)檢測(cè)法和交流電勢(shì)檢測(cè)法，但與渦流一樣因渦電流趨膚效應(yīng)而不能檢測(cè)內(nèi)傷；而直流電勢(shì)法是基于缺陷處電壓變化的檢測(cè)原理的探針電回路接觸式檢測(cè)，用于自動(dòng)化探傷時(shí)可行性差且對(duì)表面有絕緣附著物的被檢測(cè)體失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種漏電場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)方法與裝置，本發(fā)明適應(yīng)于導(dǎo)電金屬內(nèi)、外傷檢測(cè)，尤其是有色金屬和高溫(失磁性)黑色金屬(如鋼鐵等)的內(nèi)外傷的快速檢測(cè)，彌補(bǔ)現(xiàn)有無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)上述材料探傷盲點(diǎn)，增強(qiáng)無(wú)損檢測(cè)的社會(huì)服務(wù)功能。本發(fā)明提供的一種漏電場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)方法，其步驟包括第一步，將待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體進(jìn)行電連接，施加恒定直流電流激勵(lì)，在有缺陷處形成漏電場(chǎng)；第二步，將電場(chǎng)傳感器非接觸式布置于所述待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體表面上空進(jìn)行等提離距離下的勻速掃描；第三步，電場(chǎng)傳感器輸出信號(hào)有異常則表示待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體有缺陷，否則無(wú)缺陷。實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，包括探頭、電極、直流電源、放大器、濾波器、采集卡和計(jì)算機(jī)；探頭、放大器、濾波器、采集卡和計(jì)算機(jī)依次電連接，工作時(shí)，電極放置于待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體表面，直流電源連接在電極上，探頭與待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體表面不接觸且在探頭的探測(cè)距離內(nèi)；探頭探測(cè)得到的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大、濾波器濾波，通過(guò)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，提供給計(jì)算機(jī)提取信號(hào)特征并用波形圖的形式顯示，得到被檢導(dǎo)電金屬體的缺陷信息。本發(fā)明提供的漏電場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)方法，其原理是基于電場(chǎng)折射物理作用即tan θ J tan θ 2 = σ ^o2,其中，Q1為金屬體電導(dǎo)率，02為空氣電導(dǎo)率，Q1為金屬體內(nèi)電場(chǎng)與表面法線的夾角，θ2為空氣中電場(chǎng)與表面法線的夾角。在通以直流電的金屬體上缺陷處的附近空氣區(qū)域會(huì)因折射而產(chǎn)生漏電場(chǎng)。本發(fā)明中漏電場(chǎng)形成的原理是導(dǎo)電金屬體中通入直流電流時(shí)表面聚集電荷，表面電荷由電源和金屬體共同決定，在金屬體外部空氣中形成電場(chǎng)，當(dāng)電流方向與金屬體表面不平行時(shí)，空氣中形成的電場(chǎng)與金屬體內(nèi)部電場(chǎng)滿足電場(chǎng)折射定律；若金屬體中存在缺陷，缺陷使得金屬體內(nèi)電流與電場(chǎng)分布發(fā)生變化，與此同時(shí)缺陷附近金屬體表面電荷分布也發(fā)生變化，由電場(chǎng)折射定律金屬體外缺陷處附近電場(chǎng)發(fā)生變化。這樣在金屬體外部空氣中形成與原電場(chǎng)不同的電場(chǎng)稱(chēng)為漏電場(chǎng)。本發(fā)明提供的檢測(cè)方法的特點(diǎn)是利用金屬體直流電場(chǎng)激勵(lì)時(shí)缺陷處產(chǎn)生漏電場(chǎng)現(xiàn)象，采用電場(chǎng)傳感器非接觸式探測(cè)金屬體外電場(chǎng)，缺陷引起的電場(chǎng)變化被傳感器探測(cè)到， 經(jīng)過(guò)信號(hào)分析處理得到金屬體的缺陷信息，不僅能檢測(cè)金屬體表面缺陷，也能檢測(cè)金屬體內(nèi)部缺陷。本方法的實(shí)施裝置的特點(diǎn)是采用低壓電源做激勵(lì)源，探頭不接觸金屬體，適用于自動(dòng)化檢測(cè)，裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。


圖1為本發(fā)明檢測(cè)方法原理示意圖；圖2為本發(fā)明檢測(cè)方法的實(shí)施示意圖；圖3為本發(fā)明檢測(cè)裝置示意圖；圖4為本發(fā)明檢測(cè)方法檢測(cè)缺陷的信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1所示，待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體1通直流電流時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生穩(wěn)恒電場(chǎng)9，電場(chǎng)9方向與導(dǎo)電金屬體1內(nèi)部電流方向相同，導(dǎo)電金屬體1表面附近空氣2中無(wú)電流但存在電場(chǎng)10， 電場(chǎng)9與電場(chǎng)10滿足電場(chǎng)折射定律。若導(dǎo)電金屬體1表面或內(nèi)部有缺陷，其內(nèi)部電場(chǎng)9發(fā)生變化，由電場(chǎng)折射定律金屬體表面附近空氣2中電場(chǎng)10相應(yīng)地變化，這樣金屬體缺陷處體外附近的空氣中便產(chǎn)生漏電場(chǎng)。基于圖1所示的漏電場(chǎng)形成原理，形成如圖2所示的漏電場(chǎng)檢測(cè)方法采用電場(chǎng)傳感器制作的探頭3放置于導(dǎo)電金屬體1表面附近空氣2中，與導(dǎo)電金屬體1表面保持一定的提離距離(在探頭3的探測(cè)距離內(nèi)，如TREK Model325為0. 2_2mm)。檢測(cè)時(shí)，向金屬體通直流電流激勵(lì)從而在缺陷處形成漏電場(chǎng)，探頭3沿平行于電流的方向勻速運(yùn)動(dòng)，用以探測(cè)金屬體外的電場(chǎng)10并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，信號(hào)分析處理后若存在異常則有缺陷，否則無(wú)缺陷。如圖3所示為本方法的實(shí)施裝置，裝置包括探頭3、電極4、直流電源5、放大器6、 濾波器7、采集卡8和計(jì)算機(jī)11。電極4放置于金屬體表面并且與待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體1保持良好接觸，直流電源5連接在電極4上，向?qū)щ娊饘袤w1通入直流電流形成電場(chǎng)激勵(lì)待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體1，以便于在缺陷處形成漏電場(chǎng)；探頭3與導(dǎo)電金屬體1表面保持一定的提離距離但不接觸待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體，探測(cè)導(dǎo)電金屬體1表面附近空氣2中的電場(chǎng)并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后此電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器6放大、濾波器7濾波，通過(guò)采集卡8進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，提供給計(jì)算機(jī)11提取信號(hào)特征并用波形圖的形式顯示，得到待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體的缺陷信息。圖4所示波形圖是在圖3所示的實(shí)施裝置上，用本發(fā)明提供的檢測(cè)方法檢測(cè)直徑 Φ30mm鋁管表面0. 5mm(寬)X0. 5mm(深)X IOmm(長(zhǎng))人工刻槽所得到的信號(hào)波形圖。檢測(cè)過(guò)程中，探頭3與金屬體1表面提離距離為2mm，探頭3沿圖2中電流方向以0. 3m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)通過(guò)缺陷附近空間，重復(fù)運(yùn)動(dòng)三次得到圖中的3個(gè)雙峰信號(hào)波形，從而檢測(cè)出鋁管中的缺陷。 本發(fā)明不僅局限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)實(shí)施例和附圖公開(kāi)的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式
實(shí)施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡(jiǎn)單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種漏電場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)方法，其步驟包括第一步，將待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體進(jìn)行電連接，施加恒定直流電流激勵(lì)，在有缺陷處形成漏電場(chǎng)；第二步，將電場(chǎng)傳感器非接觸式布置于所述待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體表面上空進(jìn)行等提離距離下的勻速掃描；第三步，電場(chǎng)傳感器輸出信號(hào)有異常則表示待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體有缺陷，否則無(wú)缺陷。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于該裝置包括探頭(3)、電極0)、 直流電源(5)、放大器(6)、濾波器(7)、采集卡(8)和計(jì)算機(jī)(11)；探頭(3)、放大器(6)、濾波器(7)、采集卡(8)和計(jì)算機(jī)(11)依次電連接，工作時(shí)，電極(4)放置于待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體表面，直流電源( 連接在電極(4)上，探頭C3)與待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體表面不接觸且在探頭(3)的探測(cè)距離內(nèi)；探頭C3)探測(cè)得到的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器(6)放大、濾波器(7)濾波后，通過(guò)采集卡(8)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，提供給計(jì)算機(jī)(11)進(jìn)行分析處理，得到被檢金屬體的缺陷信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種漏電場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)方法與裝置該方法通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，向待檢測(cè)導(dǎo)電金屬體通入直流電流，激勵(lì)金屬體在缺陷處產(chǎn)生漏電場(chǎng)，將電場(chǎng)傳感器制成地探頭布置于金屬體附近空間中，與金屬體表面保持一定距離，非接觸式探測(cè)金屬體外電場(chǎng)，探頭輸出電壓信號(hào)放大、濾波后通過(guò)采集進(jìn)入計(jì)算機(jī)提取信號(hào)特征并用波形圖形式顯示，獲得被檢測(cè)金屬體缺陷信息。實(shí)現(xiàn)本方法的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，使用安全，適用于自動(dòng)化探傷。本方法用于導(dǎo)電金屬體的缺陷探測(cè)，不僅能探測(cè)金屬體表面缺陷，也能探測(cè)其內(nèi)部缺陷，尤其適用于有色金屬(如鋁、銅、鈦合金)，奧氏體不銹鋼以及溫度高于居里點(diǎn)的鋼鐵材料。
文檔編號(hào)G01N27/61GK102331451SQ20111016784
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者孫燕華, 康宜華, 談存真 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)