專利名稱：無損檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無損檢測裝置，例如它可利用彈性波檢測諸如建筑物、橋梁和機器等稱之為被檢對象的結(jié)構(gòu)的疲勞或破裂狀態(tài)。
振動試驗是進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的一項重要技術(shù)，為了設(shè)計出最佳的結(jié)構(gòu)，要用振動試驗檢測被檢對象的疲勞和破裂狀態(tài)，并估計其機械強度。
振動試驗的主要目的是判定被測對象的動態(tài)特性和振動模式。用于振動試驗的無損檢測裝置產(chǎn)生一種振動，并把產(chǎn)生的振動加到被測對象使之振動，然后測量有關(guān)被測對象中所產(chǎn)生振動之大小的響應(yīng)信息、被測對象發(fā)出的回波以及被測對象的振動狀態(tài)。然后，無損檢測裝置處理作為測量結(jié)果的響應(yīng)信息并獲取有關(guān)被測對象的所需信息。
現(xiàn)有技術(shù)中有幾種將振動加至被測對象上的常規(guī)的方法，例如，第一種方法用激振器，第二種方法用沖擊錘，這兩種方法在長松昭男著的《模式分析入門》一書第221頁—第228頁已有描述，該書由CORONA出版股份有限公司發(fā)行。
機械式激振器有電氣油壓式激振器、壓電式激振器和導電式激振器。機械式激振器把機械運動產(chǎn)生的內(nèi)力用作驅(qū)動力。電氣油壓式激振器具有油壓筒和油壓閥，為了移動油壓筒，閥的開關(guān)由電氣控制。壓電式激振器利用壓電效應(yīng)。導電式激振器利用磁場中作用于電流的洛侖茲力。
然而，在使用這些通常的激振器時，必須把它們固定在被測對象上才能檢測，并且為固定激振器，必須先處理被測對象。這些方法缺乏應(yīng)用的適應(yīng)能力。另外，將被固定在被測對象上的激振器的質(zhì)量要影響被測對象的動態(tài)特性。這是不可避免的，從而成為一個問題。
多數(shù)情況是用一沖擊錘使被測對象振動。


圖1示出了使用沖擊錘的常規(guī)無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)方框圖，這種檢測裝置已為早期文獻公開。
在圖1中，標號1表示一沖擊錘，標號2表示待檢測的被測對象，標號3表示響應(yīng)檢測器，標號4表示一用來放大響應(yīng)檢測器3的輸出信號的放大器，而標號5表示一信號處理器，其通過處理已經(jīng)放大器4放大的輸出信號提取和選擇所需的檢測數(shù)據(jù)。
下面，將說明圖1中常規(guī)無損激振器的工作原理。
被測對象在沖擊錘1的作用下發(fā)生振動所產(chǎn)生的振動響應(yīng)，經(jīng)諸如加速傳感器(acceleration sensor)等響應(yīng)檢測器檢測并轉(zhuǎn)換成一電信號。放大器4對轉(zhuǎn)換得到的電信號進行放大，然后將其傳輸至信號處理器5。在信號處理器5中，根據(jù)處理目的(諸如快速付里葉變換處理，積分處理等)處理接收到的電信號。然后，根據(jù)上述處理所獲得的結(jié)果對被測對象2之狀態(tài)進行判定或評價。
操作者用沖擊錘1對被測對象2施加振動。由于操作者用沖擊錘1向被測對象2施加振動的沖擊實施時間很短并且操作起來相當容易，所以這種方法廣泛用來判定被測對象2的狀態(tài)。然而，操作者要使用圖1所示的常規(guī)無損檢測裝置需有高超的技能和良好的技術(shù)背景。
本發(fā)明用于解決上述常規(guī)無損檢測裝置產(chǎn)生的問題。
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種無損檢測裝置，該裝置能用一恒力反復(fù)使被測對象振動，能同時使被測對象上的多個點振動，并容易控制施加在被測對象上的振動強度的大小和振動頻率，操作者無需有高超的技能和良好的技術(shù)背景。
依照本發(fā)明的第一個方面，提供了一種無損檢測裝置，它包括
勵磁電流發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生勵磁電流并提供所述勵磁電流；控制裝置，用于產(chǎn)生一控制信號，用以控制所述勵磁電流發(fā)生裝置的工作，并且將所述控制信號發(fā)送至所述勵磁發(fā)生裝置；激振裝置，用于接收所述勵磁電流，并根據(jù)所述勵磁電流的大小產(chǎn)生一彈性波，然后用所述彈性波使將被檢測的被測對象振動；響應(yīng)檢測裝置，用于檢測所述被測對象響應(yīng)所述彈性波而產(chǎn)生的振動，并且將所述振動轉(zhuǎn)換成一電信號，并且提供所述電信號；和信號處理裝置，用于接收所述電信號，并為獲得所希望的檢測信息對所述電信號進行處理。
因此，通過使用無損檢測裝置，由激振器根據(jù)勵磁電流發(fā)生器產(chǎn)生的勵磁電流，產(chǎn)生彈性波，然后響應(yīng)檢測器檢測被測對象被彈性波振動后而產(chǎn)生的響應(yīng)信號。信號處理器對來自響應(yīng)檢測器的響應(yīng)信號進行處理，以獲得或選擇所需的檢測數(shù)據(jù)。因此，可用所希望的值控制將被施加在被測對象上的振動的大小、頻率和波形，從而為獲得高精度的激振結(jié)果可把大小一定的振動力施加在被測對象上。
另外，在本發(fā)明的無損檢測裝置中，所述勵磁電流發(fā)生裝置根據(jù)所述控制信號向所述激振裝置提供一個脈沖波形的所述勵磁電流。由此，把該脈沖形狀的勵磁電流提供給了激振器，從而可把其力比沖擊錘大的快速沖擊振動施加在被測對象上。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，所述勵磁電流發(fā)生裝置根據(jù)所述控制信號向所述激振裝置提供諸如正弦波形、矩形波形或三角波形等交變波形的所述勵磁電流。從而，為了給被測對象產(chǎn)生振動力，可增大勵磁電流的大小。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，所述信號處理裝置接收所述勵磁電流發(fā)生裝置產(chǎn)生的所述勵磁電流，并且在每次所述激振裝置通過觸發(fā)所述勵磁電流向所述被測對象提供振動時，以恒定的定時速率對響應(yīng)檢測裝置提供的所述電信號進行相加并取平均。
因此，用作為觸發(fā)脈沖的勵磁電流以不變的時間間隔對來自響應(yīng)檢測器的響應(yīng)檢測信號求和并取平均，從而提高信噪(S/N)比。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，所述激振裝置包括多個具有相同結(jié)構(gòu)和相同功能的激振器，所述勵磁電流發(fā)生裝置向所述多個激振器提供所述勵磁電流，所述多個激振器相互同步地接收所述勵磁電流，然后每個所述的激振器根據(jù)所述勵磁電流產(chǎn)生所述彈性波。因此，勵磁電流被提供給多個激振器，而且多個激振器相互同步地產(chǎn)生彈性波，從而可將一個量值很大的振動力施加到被測對象上任一希望的點上。另外，由于可以同時并且相互同步地使被測對象上的多個點振動，所以可獲得更高精度的激振檢測結(jié)果。
另外，本發(fā)明的無損檢測裝置還包括放大裝置，它位于所述勵磁電流發(fā)生裝置和所述激振裝置之間，用于放大所述勵磁電磁，產(chǎn)生具有所希望量值的勵磁電流，并向所述激振裝置提供所述經(jīng)放大的勵磁電流。
此外，本發(fā)明的無損檢測裝置還包括多個放大裝置，它們位于所述勵磁電流發(fā)生裝置和所述多個激振器之間，所述多個放大裝置中的每一個配備所述多個激振器中的一個，所述多個放大裝置放大所述勵磁電流，而且所述多個放大裝置中的每一個產(chǎn)生一具有所希望量值的勵磁電流，并向所述多個激振器的每一個提供所述經(jīng)放大的勵磁電流。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，所述激振裝置包括一個具有空心體的磁致伸縮振動器，在所述空心體周圍繞有一勵磁線圈，當所述勵磁電流流入所述勵磁線圈時，所述磁致伸縮振動器發(fā)生振動。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，根據(jù)所述振動在所述磁致伸縮振動器中傳播的傳播速度和所述磁致伸縮振動器的形狀確定流經(jīng)所述勵磁線圈的所述勵磁電流的諧振頻率。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，所述磁致伸縮振動器的全長為所述諧振頻率1/4波長的數(shù)倍。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，用所述控制裝置產(chǎn)生的所述控制信號改變所述勵磁電流的大小和頻率。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，具有層迭結(jié)構(gòu)的所述磁致伸縮振動器包括多塊由磁致伸縮材料制成的薄板，并且所述磁致伸縮振動器的所述多塊薄板的層迭方向與所述磁致伸縮振動器的振動方向成直角。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，具有層迭結(jié)構(gòu)的所述磁致伸縮振動器包括多塊由磁致伸縮材料鎳(Ni)制成的薄板。
在本發(fā)明的無損檢測裝置中，具有層迭結(jié)構(gòu)的所述磁致伸縮振動器包括多塊由磁致伸縮材料鈷-鐵(CO-Fe)制成的薄板。
結(jié)合附圖閱讀下述有關(guān)本發(fā)明的詳細描述，將更加清楚本發(fā)明的上述和其它目的、特征、方面和優(yōu)點。
圖1為一方框圖，示出了常規(guī)無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)。
圖2為一方框圖，示出了作為本發(fā)明第一個實施例的無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)。
圖3A和3B示出了將用圖2所示的無損檢測裝置檢測的兩個無損被測對象模型的外表。
圖4A和4B是兩張?zhí)匦詧D，示出了用圖2所示的無損檢測裝置對圖3A所示的無損被測對象模型進行振動測試而獲得的結(jié)果。
圖5是一張?zhí)匦詧D，示出了用圖2所示的無損檢測裝置對圖3B所示的無損被測對象模型進行振動測試而獲得的結(jié)果。
圖6是一方框圖，示出作為本發(fā)明第二個實施例的無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)。
圖7是一方框圖，示出了作為本發(fā)明第三個實施例的無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)。
圖8是一方框圖，示出了作為本發(fā)明第四個實施例的無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)。
下面將結(jié)合舉例或較佳實施例，參看附圖，詳細描述本發(fā)明。第一個實施例圖2是一方框圖，示出了作為本發(fā)明第一實施例的無損檢測裝置20的結(jié)構(gòu)。
在圖2中，與圖1所示的無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)部件相同的結(jié)構(gòu)部件用相同的標號表示，因此其說明在此省略。
圖2中，標號6表示一控制器，產(chǎn)生控制信號(如，一脈沖控制信號)，并將信號發(fā)送給另一裝置；標號7表示一勵磁電流發(fā)生器，用于接收控制器6發(fā)送的脈沖控制信號，并產(chǎn)生勵磁電流；標號8表示一電功率放大器(或功率放大器)，用于放大勵磁電流；標號9表示一激振器，用于接收作為功率放大器8輸出信號的經(jīng)放大的勵磁電流，產(chǎn)生一彈性波并用彈性波使被測對象2振動。激振器9包括一磁致伸縮振動器10和一勵磁線圈11。第一實施例的無損檢測裝置20除了被測對象2之外，包括部件3、4、5、6、7、8和9。響應(yīng)檢測器3是一諸如加速傳感器和位移傳感器等的傳感器。放大器4放大由響應(yīng)檢測器3發(fā)送的輸出信號，而信號處理器5通過處理經(jīng)放大器4放大的輸出信號，提取和挑選所需的檢測數(shù)據(jù)。
圖3A和3B示出了兩種將被圖2所示的無損檢測裝置測試的作為被測對象2的無損檢測對象模型12a和12b的外形。標號13表示無損檢測對象模型12b中的一個圓形缺陷。在圖3A和3B中，示出了響應(yīng)檢測器3與作為模型將被無損檢測裝置20檢測的被測對象12a和12b相連的狀況。
圖4A和4B以及圖5是特性圖，示出了用圖2所示的無損檢測裝置20對圖3A和3B所示的被測對象12a和12b進行振動測試而獲得的結(jié)果。
圖4A所示的圖是(1995年4月21日155705)用無損檢測裝置20產(chǎn)生的勵磁電流脈沖使圖3A所示的無損檢測對象模型12a振動時產(chǎn)生的響應(yīng)波。
圖4B所示的圖是在另一個與圖4A所示情況不同的時刻(1995年4月21日155854)用無損檢測裝置20產(chǎn)生的勵磁電流脈沖使圖3A所示的無損檢測對象模型12a振動時產(chǎn)生的響應(yīng)波。
圖5所示的圖是用無損檢測裝置20產(chǎn)生的勵磁電流脈沖使圖3B所示的無損檢測對象模型12b振動時產(chǎn)生的響應(yīng)波。
接下來，將說明本發(fā)明第一個實施例中無損檢測裝置20的工作原理。
在由控制器6控制勵磁電流發(fā)生器7運行的情況下，勵磁電流由勵磁電流發(fā)生器7產(chǎn)生。
電功率放大器8放大勵磁電流，并將放大后的勵磁電流提供給激振器9中的勵磁線圈11。在這種情況下，勵磁線圈11中流動的勵磁電流使勵磁線圈11周圍產(chǎn)生一磁場。這時，由于磁致伸縮現(xiàn)象，使磁致伸縮振動器10產(chǎn)生應(yīng)變。用磁致伸縮現(xiàn)象產(chǎn)生的彈性波使被測對象2振動。在這種情況下，不會存在被測對象2中引起的應(yīng)變的響應(yīng)速率隨勵磁電流變化的問題，因為響應(yīng)速率的范圍小于數(shù)十微秒，應(yīng)變早已由激振器檢測裝置檢測過。響應(yīng)速率在幾個微秒內(nèi)足夠高。另外，在形成磁致伸縮振動器11的磁致伸縮材料中發(fā)出的彈性波和磁致伸縮振動器11的形狀決定了在勵磁線圈11中流動的勵磁電流的諧振頻率。磁致伸縮振動器11的全長大約為諧振頻率1/4波長的幾倍?？捎脦浊Ш掌澋念l率，幾千瓦的電力驅(qū)動長度為數(shù)十厘米長的磁致伸縮振動器10。具體地說，就是在這種情況可通過改變磁致伸縮振動器10的形狀產(chǎn)生頻率范圍可選擇的振動。
因此，可通過控制激勵器9產(chǎn)生的彈性波的波形和勵磁電流發(fā)生器7所提供的勵磁電流的大小和頻率，產(chǎn)生所希望的可選振動波形。
磁致伸縮振動器10包含一種磁致伸縮常數(shù)為負的磁致伸縮材料。例如，負磁致伸縮材料為一種主要含鎳的材料。
因此，利用磁致伸縮振動器10在收縮后迅速伸展至原長的現(xiàn)象，讓振動從磁致伸縮振動器10傳輸至被測對象2。
另外，當磁致伸縮振動器10包含一種磁致伸縮常數(shù)為正的磁致伸縮材料，例如材料中主要含鈷-鐵(Co-Fe)時，利用磁致伸縮振動器10在伸展后迅速縮回至原長的現(xiàn)象，讓振動從磁致伸縮振動器10傳輸至被測對象2。
為了降低磁致伸縮振動器10中由勵磁電流引起的渦流損耗，磁致伸縮振動器10一般采用由薄板構(gòu)成的層迭構(gòu)造。磁致伸縮振動器10中的層迭方向與其振動方向相同，從而磁致伸縮振動器1 0振動的相位和幅度與其伸縮頻率同步變化。因此，在無損檢測裝置20中，由于不存在使激振器9和被測對象2分離的應(yīng)力，所以足以保持激振器的強度。
當勵磁電流的波形為一脈沖形式時，激振器9可根據(jù)勵磁電流的大小快速產(chǎn)生施加至被測對象2上的振動力。在如圖2-5所示的情況獲得的振動力的大小與圖1所示情況下由沖擊錘1所獲的相同。另外，在圖2-5所示的本發(fā)明第一實施例的情況，無需高度熟練的工人和技術(shù)背景就可把大小不變的振動加到被測對象2上。因此，可使對無損檢測裝置20所獲結(jié)果的評價標準化。
因此，當用勵磁電流脈沖使圖3A所示的被測對象模型12a振動時，可以獲得與該勵磁電流脈沖相關(guān)的特性結(jié)果，即圖4A和4B所示的響應(yīng)波形。
圖4A和4B所示的兩種特征在波形上有所不同，但由圖4A和4B所示情況獲得的響應(yīng)波形彼此相同。因此，可用無損檢測裝置再現(xiàn)將加至被測對象上的、具有相同大小的振動力。
在圖4A和4B所示的特性圖中，波包T1表示從被測對象模型12a的一端反射的波，反射波的速率為854米/秒，該速率是在激振器9將沖擊振動力施加至被測對象模型12a上后考慮到一延遲時間間隔而獲得的。
接下來，圖5示出了當被測對象模型12b上有一圓形缺陷13時，被測對象模型12b的響應(yīng)波形。在這種情況下，圖5清楚地示出了從圓形缺陷13反射的波T2。圓形缺陷13相距被測對象模型12b一端的位置為29.9厘米，該數(shù)據(jù)根據(jù)激振器9所產(chǎn)生的振動的傳播速度和延遲時間計算而得。此計算結(jié)果大致與缺陷離開被測對象模型12b的實際距離相同。
由聯(lián)結(jié)在被測對象2上的激振器產(chǎn)生的振動波傳播至被測對象2。可在這樣一種情況下使用激振器9，即只要確保激振器9牢牢地聯(lián)結(jié)在被測對象2上，激振器9可以不直接聯(lián)結(jié)于被測對象2。因此，可以像圖1所示的常規(guī)無損檢測裝置中使用沖擊錘1一樣，很方便地使用激振裝置。另外，由于在增加激振器9和被測對象2間的結(jié)合應(yīng)力方面沒有結(jié)構(gòu)上的問題，所以可把較大的振動力加至和傳送至被測對象2。第二個實施例圖6是一方框圖，示出了作為本發(fā)明第二個實施例的無損檢測裝置60的結(jié)構(gòu)。在圖6中，與圖2所示第一實施例的無損檢測裝置20中的結(jié)構(gòu)部件相同的結(jié)構(gòu)部件用相同的標號表示，這里不再說明。
標號15表示一激振器，它位于電功率放大器8的輸出端。
其它的部件，諸如響應(yīng)檢測器3、放大器4、信號處理器5、控制器6、勵磁電流發(fā)生器7、功率放大器8和激振器9，在結(jié)構(gòu)和功能上與圖2所示第一實施例中的相同。
接下來，將說明圖6所示的第二個實施例中無損檢測裝置60的工作原理。
控制器6控制勵磁電流發(fā)生器7的運行。從而，勵磁電流發(fā)生器7產(chǎn)生勵磁電流。功率放大器8接收來自勵磁電流發(fā)生器7的勵磁電流，放大該勵磁電流并將放大后的勵磁電流輸入勵磁線圈11。勵磁線圈11周圍產(chǎn)生磁場。依照磁場的大小，在磁致伸縮振動器10中產(chǎn)生磁應(yīng)變。
在這種情況下，磁致伸縮振動器10中產(chǎn)生應(yīng)變的響應(yīng)速率根據(jù)磁致伸縮振動器10的材料變成一常速率。
勵磁電流檢測器5檢測從功率放大器8流至激振器9的勵磁電流。在這種情況下，當根據(jù)勵磁電流檢測器15檢測勵磁電流而產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，記錄下響應(yīng)波形時，可以用恒定的定時速率檢測到與圖4A和4B所示特性圖相似的響應(yīng)波形。
放大器4放大從響應(yīng)檢測器3送出的輸出信號，而信號處理器5根據(jù)勵磁電流檢測器15發(fā)出的觸發(fā)信號，通過處理來自放大器4的放大后的輸出信號，提取所需的檢測數(shù)據(jù)。
因此，當每次施加沖擊振動時，激振器9以恒定的定時速率對響應(yīng)波形求和，然后對疊加后的響應(yīng)波形求平均，這樣，響應(yīng)波形不變形就可消除疊加后響應(yīng)波形中的不規(guī)則噪聲，而且可在噪聲和響應(yīng)波形中選擇或提取弱的響應(yīng)信號。第三個實施例圖7是一方框圖，示出了作為本發(fā)明第三實施例的無損檢測裝置70的結(jié)構(gòu)。在圖7中，與圖2所示的作為第一實施例無損檢測裝置20的結(jié)構(gòu)部件相同的結(jié)構(gòu)部件用相同的標號表示，這里不再說明。
在圖7所示的無損檢測裝置70中，標號8a至8n表示多個具有相同功能的電功率放大器，每個電功率放大器都配備有多個激振器9a至9n中的一個并與之相連。
盡管每個磁致伸縮振動器10依照所加勵磁電流的大小產(chǎn)生具有一定幅度的應(yīng)變，但當增大勵磁電流值時，每個磁致伸縮振動器10應(yīng)變的增長速率會降低。最后，達到每個磁致伸縮振動器10應(yīng)變的飽和點，每個磁致伸縮振動器10中的應(yīng)變不再增長。
類似與圖7所示第三實施例的無損檢測裝置70，勵磁電流發(fā)生裝置7產(chǎn)生的勵磁電流由多個功率放大器8a至8n接收。然后，多個功率放大器8a至8n同時放大勵磁電流，并將它們提供給多個激振器9a和9n。從而，多個激振器9a至9n產(chǎn)生振動并將振動加至被測對象2。在這種情況下，圖7所示第三實施例的激振器9a至9n可獲得比一個磁致伸縮振動器10在應(yīng)變飽和點所獲振動更大的振動。換句話說，當增加激振器的數(shù)目并且被測對象要求正確檢測比一個磁致伸縮振動器飽和點處提供的振動值大的振動時，可獲得被測對象2產(chǎn)生的具有所希望幅值的響應(yīng)波形。第四個實施例圖8是一方框圖，示出了作為本發(fā)明第四個實施例的無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)。在圖8中，與圖7所示的作為第三個實施例的無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)部件相同的結(jié)構(gòu)部件用相同的標號表示，這里不再說明。
在圖8所示的無損檢測裝置中，多個激振器9a至9n聯(lián)結(jié)在被測對象2的不同點上。在本實施例中，為了在被測對象2中產(chǎn)生所需的振動模式，多個激振器9a至9n在不同點同時振動被測對象2。由此，無需對被測對象2的形狀作任何限制，用第四實施例的無損檢測裝置80可進行復(fù)合振動模式分析。另外，可以增加作為傳感器的響應(yīng)檢測裝置3的數(shù)目。在這種情況下，必須為每個響應(yīng)檢測裝置3或每個傳感器提供一對放大器4和信號處理器5。
如圖2、6、7和8所示，在上述無損檢測裝置20、60、70和80中，是用勵磁電流脈沖使磁致伸縮振動器10發(fā)生振動和應(yīng)變的，但不局限于此。勵磁電流的形式可以是矩形波，或三角形波和類似波形。用矩形波和三角形波的勵磁電流可以獲得與上述第一至第四實施例相同的效果。具體地說，當使用三角波的勵磁電流時，可增加振動的幅值，從而磁致伸縮振動器可產(chǎn)生更強的振動力。
正如以上詳細描述的本發(fā)明較佳實施例無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，通過使用無損檢測裝置，激振器根據(jù)來自勵磁電流發(fā)生裝置的勵磁電流產(chǎn)生彈性波，然后彈性波使被測對象發(fā)生振動，響應(yīng)檢測器或傳感器檢測被測對象的響應(yīng)信號。信號處理器處理響應(yīng)檢測器發(fā)出的響應(yīng)信號，以獲得所需的檢測數(shù)據(jù)。因此，可用所希望的值控制加至被測對象上的振動的量值、頻率和波形，從而為了獲得具有高準確度的激振結(jié)果，可把大小恒定的振動力加至被測對象上。
另外，用本發(fā)明的無損檢測裝置把勵磁電流脈沖輸入激振器，從而把比沖擊錘產(chǎn)生的力更大的快速沖擊振動施加到被測對象上。
此外，由于把正弦波的勵磁電流輸給激振器，所以為了對被測對象產(chǎn)生振動力，可以增加勵磁電流的幅值。
另外，在本發(fā)明的無損檢測裝置中，利用作為觸發(fā)脈沖的勵磁電流以恒定的時間間隔疊加來自向應(yīng)檢測器的響應(yīng)檢測信號并取平均，從而可以提高信/噪(S/N)比。
最后，用本發(fā)明的無損檢測裝置，將勵磁電流提供給多個激勵器，并且多個激振器相互同步地產(chǎn)生彈性波，從而可把一量值很大的振動力加至被測對象任何所希望的點上。另外，由于可以同時并且相互同步地振動被測對象上的多個點，所以可以獲得更高準確度的激振檢測結(jié)果。
盡管已經(jīng)詳細描述和說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，這些描述和說明僅用于說明和例示，不用作限制，本發(fā)明的精神和范圍僅由附加的權(quán)利要求來限制。
權(quán)利要求
1.一種無損檢測裝置，其特征在于，包括勵磁電流發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生勵磁電流并提供所述勵磁電流；控制裝置，用于產(chǎn)生控制信號，以控制所述勵磁電流發(fā)生裝置的運行，并把所述控制信號發(fā)送給所述勵磁電流發(fā)生裝置；激振裝置，用于接收所述勵磁電流，根據(jù)所述勵磁電流的大小產(chǎn)生彈性波，并用所述彈性波使待檢測的被測對象發(fā)生振動；向應(yīng)檢測裝置，用于檢測所述被測對象相應(yīng)于所述彈性波而發(fā)生的振動，把所述振動轉(zhuǎn)換成電信號，并提供所述電信號；以及信號處理裝置，用于接收所述電信號，并為獲得所希望的檢測信息，處理所述電信號。
2.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，所述勵磁電流發(fā)生裝置根據(jù)所述控制信號向所述激振裝置提供脈沖波形的所述勵磁電流。
3.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，所述勵磁電流發(fā)生裝置根據(jù)所述控制信號向所述激振裝置提供正弦波形的所述勵磁電流。
4.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，所述勵磁電流發(fā)生裝置根據(jù)所述控制信號向所述激振裝置提供矩形波形的所述勵磁電流。
5.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，所述勵磁電流發(fā)生裝置根據(jù)所述控制信號向所述激振裝置提供三角波形的所述勵磁電流。
6.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，所述信號處理裝置接收所述勵磁電流發(fā)生裝置產(chǎn)生的所述勵磁電流，并且在每次所述激振裝置通過觸發(fā)所述勵磁電流使所述被測對象發(fā)生振動時，以恒定的定時速率疊加響應(yīng)檢測裝置提供的所述電信號并取平均。
7.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，所述激振裝置包括多個具有相同結(jié)構(gòu)和相同功能的激振器，所述勵磁電流發(fā)生裝置為所述多個激振器提供所述勵磁電流，所述多個激振器相互同步地接收所述勵磁電流，并且所述多個激振器中的每個根據(jù)所述勵磁電流產(chǎn)生所述彈性波。
8.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，進一步包括放大裝置，它位于所述勵磁電流發(fā)生裝置和所述激振裝置之間，用于放大所述勵磁電流，產(chǎn)生具有所希望量值的勵磁電流，并把所述放大后的勵磁電流提供給所述激振裝置。
9.如權(quán)利要求7所述的無損檢測裝置，其特征在于，還包括多個放大裝置，它們位于所述勵磁電流發(fā)生裝置和所述多個激振器之間，所述多個放大裝置中的每一個配備所述多個激振器中的一個，所述多個放大裝置放大所述勵磁電流，而且所述多個放大裝置中的每一個產(chǎn)生具有所希望量值的勵磁電流，并向所述多個激振器中的每一個提供所述經(jīng)放大的勵磁電流。
10.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，所述激振裝置包括一個具有空心體的磁致伸縮振動器，在所述空心體周圍繞有一勵磁線圈，并且當所述勵磁電流流入所述勵磁線圈時所述磁致伸縮振動器發(fā)生振動。
11.如權(quán)利要求10所述的無損檢測裝置，其特征在于，通過所述振動在所述磁致伸縮振動器中傳播的傳播速度和所述磁致伸縮振動器的形狀確定所述勵磁線圈中流動的所述勵磁電流的諧振頻率。
12.如權(quán)利要求11所述的無損檢測裝置，其特征在于，所述磁致伸縮振動器的全長為所述諧振頻率1/4波長的數(shù)倍。
13.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，用所述控制裝置產(chǎn)生的所述控制信號改變所述勵磁電流的大小和頻率。
14.如權(quán)利要求1所述的無損檢測裝置，其特征在于，具有層迭結(jié)構(gòu)的所述磁致伸縮振動器包括多塊由磁致伸縮材料制成的薄板，并且所述磁致伸縮振動器的所述多塊薄板的層迭方向與所述磁致伸縮振動器的振動方向成直角。
15.如權(quán)利要求14所述的無損檢測裝置，其特征在于，具有層迭結(jié)構(gòu)的所述磁致伸縮振動器包括多塊由磁致伸縮材料鎳(Ni)制成的薄板。
16.如權(quán)利要求14所述的無損檢測裝置，其特征在于，具有層迭結(jié)構(gòu)的所述磁致伸縮振動器包括多塊由磁致伸縮材料鈷-鐵(CO-Fe)制成的薄板。
全文摘要
一種無損檢測裝置，它具有根據(jù)控制器6的控制信號提供勵磁電流的勵磁電流發(fā)生器；根據(jù)勵磁電流產(chǎn)生彈性波并用彈性波使被測對象振動的激振器9；用于檢測由彈性波引起的被測對象的振動響應(yīng)并為選擇希望的檢測信息對響應(yīng)數(shù)據(jù)進行處理的響應(yīng)檢測器3。勵磁電流發(fā)生器根據(jù)控制信號(為脈沖信號)產(chǎn)生諸如脈沖波或矩形波或三角形波或正弦波等交流脈沖波的勵磁電流。在無損檢測裝置中可配用多個激振器對被測對象進行作用。
文檔編號G01M7/02GK1139758SQ95119840
公開日1997年1月8日 申請日期1995年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月9日
發(fā)明者島田隆史, 坂本隆博, 谷口良輔, 服部晉一, 江上憲位 申請人:三菱電機株式會社