基于频率扫描技术的裂纹深度检测方法研究

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裂缝深度对磁记忆信号影响的研究

３．实验结果与分析
３．１试验结果试块１上的三道不同深度裂纹的磁记忆检测结果如图４ｆａ１至图４（ｃ）所示，试块２上的三道不同深度裂纹的磁记忆检测结果如图５（ａ１至图５
（ｃ）所示。
＼、＼
、
应力集中线ｓ＼
金属磁记忆检测实验系统如图２（ａ）所示，图２（ｂ）为测试系统实物，金属磁记忆检测仪型号为ＥＭＳ一２００３。实验对象为两个预置裂纹的标准试块，材料均为４５＃钢件，裂纹深度如图３（ａ）、（ｂ）所示。
△ （）
Ｋ
？
／、＼
２ＬＫ
．
式中Ｋ为应力集中区金属磁场强度变化表征的漏磁场梯度值，（Ａ／ｍ）／ｍｍ； △Ｈｒ（ｙ）为位于应力集中线两侧同等线段上两检测点之间磁场Ｈ（ｙ）的差，Ａ／ｍ；ＬＫ为两测点与应力集中线之间的距离，ｍｍ。
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２．试验说明
图４（ｃ）试块１裂纹１．５Ｂｉｎ检测曲线
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图５（ａ）试块２裂纹０．５ｍｍ检测曲线
２．１实验系统
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（ａ）系统框架图
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［关键词］金属磁记忆裂缝深度无损检测

裂缝深度检测方法

裂缝深度检测方法
裂缝深度检测方法有多种，下面列举几种常用的方法：
1. 高精度测量仪器：使用激光扫描仪、激光测距仪等高精度仪器进行裂缝深度的测量。

这些仪器能够快速、精确地测量出裂缝的深度，并记录下来供后续分析使用。

2. 图像处理方法：利用图像处理技术，对裂缝的图像进行处理，根据图像的纹理、颜色等特征来估计裂缝的深度。

这种方法适用于对裂缝进行非接触式的测量，但对图像的质量和分辨率要求较高。

3. 声学方法：利用声波的传播特性来测量裂缝的深度。

通过将声波传递到裂缝处并接收反射回来的声波信号，可以根据声波的传播时间和强度来推断裂缝的深度。

这种方法适用于对混凝土、石材等材料的裂缝进行深度测量。

4. 拍摄/摄像方法：通过对裂缝进行拍摄或摄像，然后在后期对拍摄/摄像的图像进行分析，通过测量图像上裂缝的长度和宽度等参数，结合裂缝的位置和其他特征，估计裂缝的深度。

需要根据实际情况选择合适的检测方法，不同方法有各自的优缺点和适用范围。

同时，使用多种方法进行交叉验证也能提高测量结果的准确性和可靠性。

如何测微裂纹深度的方法

如何测微裂纹深度的方法
测量微裂纹深度的方法可以有多种，以下是几种常见的方法：
1. 光学显微镜法：使用光学显微镜观察微裂纹，并通过测量显微镜下裂纹的长度和宽度，结合材料的特性，计算出裂纹的深度。

2. 超声波法：利用超声波的传播特性，通过测量超声波的传播时间和反射强度等参数，来推断裂纹的深度。

这种方法常用于金属材料的裂纹检测。

3. 磁粉法：将磁性粉末涂在被测材料表面，通过施加磁场，磁粉会在裂纹附近集聚，形成可见的磁粉团。

通过观察磁粉团的形态和位置，可以判断裂纹的深度。

4. X射线法：通过对被测材料进行X射线照射，并观察照片上的裂纹影像，通过测量影像的长度和宽度，结合材料的特性，计算出裂纹的深度。

需要注意的是，不同的方法适用于不同类型的材料和裂纹，选择合适的方法需要根据具体情况进行综合考虑。

此外，在进行微裂纹深度测试时，还需要注意安全操作，避免对人员和环境造成伤害。

单片机在金属表面裂纹深度定量标定中的应用

作者简介：苗童玲（９１一）女，１８，山西长治人，士，硕助教，主要从事电气自动化方面的研究和教学工作。
９９
２１年ｌ０１１月
苗童玲：单片机在金属表面裂纹深度定量标定中的应用
第２第１期０卷１
动后，分别控制三位ＬＤ显示。８３采集ＡＤ转Ｅ０１／换数据，通过ＡＣ８９的０通道输入裂纹信号模拟Ｄ００量，ＡＤ转换，经／读人单片机，经过８３处理，０１裂纹信号电压通过三位ＬＤ显示出来。Ｅ
由于不同频率的磁场具有不同的趋肤深度。当试件上有裂纹时，感应线圈上就会相应出现裂纹信号，此信号经过放大滤波、／ＡＤ转换后送到８３单片机０１进行数据处理，即可完成对裂纹深度的定量检测。
器选用２５２数据存储器选用６６，码器选用７１，２４译７Ｌｌ８地址锁存器选用７Ｌ３３０１／据总线，中２５２为３４Ｓ７数其７１２Ｋ片外程序存储器，２４为数据存储器，０１Ｐ６６８３的：口
样处理方法及软件设计。
关键词：涡流检测ｉ单片机；裂纹
中图分类号：ｌ３Ｔ．交献标识码：Ｂ文章编号：０５２９（０１１．０９０１０．７８２１）１０９．２
裂纹是材料和产品中致命的缺陷，快速、准确地
检测出裂纹并进行定量标定对于质量检验是非常有
为高，二次为低，第则定时器／计数器控制寄存器ＴＯＣＮ中的中断请求标志Ｉ１以请求中断，Ｅ置，保证了响应中断的可靠性。程序执行一次完成一次数据发送及数据显示。因此，主程序执行过程中，在要进行一次发送程序及显示程序调用。为了能够十进制显示，需要将二进制转化为十进制，这样在显示程序执行过程中，先要调用十六进制转换程序。以首便能够十进制显示。用仿真软件Ａｓ５．ｘ，ｖｍ１ｏｅ，ｖｂｖｉ１ｅｅＡｓ５．ｖｒＡｌ．ｍｉｉｅｅＡｌｋｅｅＡｍａ５．ｘｘ，ｖｎ．ｘ，ｖｃ１ｅｅ调试程序。首先进行ｉ文件编辑ｆｅｅｉ其次进行编译Ａｓｂｉ，ｄ，ｌｔｓｍｌｅｅ和连接Ｌｋ最后进行仿真Ｓｕｔｎｉ，ｎｉｌｉ。各部分基本功能得ｍａｏ到完成，数据接收、发送、显示正常。

四种方法重新解释裂纹检测

四种方法重新解释裂纹检测标题：重新定义裂纹检测：四种方法的综合评估引言：裂纹检测是材料工程领域中一项至关重要的任务，它旨在发现和评估材料中潜在的裂纹缺陷。

在本文中，我将探讨四种重新解释裂纹检测的方法，并对它们的优缺点进行评估。

通过深入了解这些方法的工作原理和应用领域，我将为读者提供一个全面、深入和灵活的理解。

第一部分：传统视觉检测传统视觉检测是裂纹检测领域最常用的方法之一。

它主要基于人眼对材料表面的观察和判断。

此方法的优势是简单直观，适用于各种材料类型。

然而，它受到人眼主观判断和检测能力的限制，容易出现漏检和误判的问题。

第二部分：无损检测技术无损检测技术是近年来迅速发展的一种裂纹检测方法。

其中，超声波检测和磁粉检测是最常见的技术。

超声波检测利用声波传播的特性来检测材料中的裂纹，具有高灵敏度和高分辨率的优点。

磁粉检测则通过磁场和铁粉的互相作用来检测裂纹，适用于有磁性材料。

无损检测技术的优势在于能够快速准确地检测出裂纹缺陷，但其设备和技术要求较高，不同材料可能需要使用不同的技术。

第三部分：红外热像检测红外热像检测是一种基于材料表面温度差异的裂纹检测方法。

通过红外热像仪捕捉材料表面的红外辐射，并通过图像处理技术进行分析，可以准确检测出裂纹缺陷。

相比于前面提到的方法，红外热像检测具有非接触性、实时性和远程性的优势。

然而，对于非导热材料或较小的裂纹，其检测能力可能受到一定的局限。

第四部分：机器学习辅助检测近年来，机器学习技术的崛起为裂纹检测带来了新的机遇。

通过训练神经网络和使用大量的数据，机器学习技术可以识别和分类各种裂纹缺陷。

与传统检测方法相比，机器学习辅助检测具有更高的准确性和稳定性。

然而，由于需要大量的数据和复杂的训练过程，机器学习辅助检测在实际应用中可能存在一定的挑战。

总结和回顾：通过对传统视觉检测、无损检测技术、红外热像检测和机器学习辅助检测四种裂纹检测方法的评估，可以看出每种方法都有其优势和适用性。

裂缝深度检测方法

裂缝深度检测方法
裂缝深度检测方法通常包括以下几个步骤：
1.图像采集：使用合适的设备（如相机、激光扫描仪等）对裂缝进行图像采集。

图像采集过程中应注意照明条件和拍摄角度，以获取清晰的裂缝图像。

2.图像预处理：对采集到的图像进行预处理，包括去噪、灰度化、边缘检测等步骤。

去噪可以使用滤波器（如中值滤波器）来减少图像中的噪声。

灰度化将彩色图像转化为灰度图像，方便后续的图像处理。

边缘检测可以使用边缘检测算法（如Canny算法）来提取裂缝的边缘。

3.特征提取：根据裂缝的特征，提取合适的特征用于深度检测。

常见的特征包括裂缝的长度、宽度、深度等。

特征提取可以使用图像处理算法（如形态学操作、轮廓提取等）来实现。

4.深度估计：基于提取的特征，使用适当的算法进行深度估计。

常见的算法包括基于机器学习的方法（如支持向量机、神经网络等）和基于几何形状的方法（如三角测量、结构光等）。

深度估计的目标是通过特征和算法确定裂缝的深度。

5.深度分析：对深度估计结果进行分析和处理，以得出裂缝的深度信息。

可以使用统计方法（如均值、方差等）对估计结果进行分析，也可以使用可视化方法（如颜色映射、立体显示等）来呈现深度信息。

需要注意的是，裂缝深度检测方法的具体步骤和算法选择可能根据具体应用场景和需求而有所不同。

以上仅为一般的步骤和方法，具体的实现还需要根据实际情况进行调整和优化。

内部裂纹检测方法

内部裂纹检测方法
内部裂纹检测方法主要有以下几种：
1. 超声波检测：利用高频声波在材料中传播的原理进行裂纹检测。

通过发射超声波脉冲，并接收回波来分析材料内部的缺陷。

2. 射线检测：利用放射性物质发射的射线穿透材料，检测材料内部的结构和缺陷。

适用于检测厚大型工件内部裂纹。

3. 磁粉检测：利用磁粉在磁场中产生的磁力来检测材料表面和近表面裂纹。

适用于铁磁性材料的检测。

4. 涡流检测：利用磁场中的交流电产生的磁场，对材料进行无损检测，可检测出表面和近表面的裂纹。

5. 红外线检测：利用红外线对材料进行无损检测，可检测出表面和内部的裂纹。

6. 微波检测：利用微波对材料进行无损检测，可检测出表面和内部的裂纹。

以上方法各有优缺点，可根据具体的情况选择适合的方法进行检测。

同时，操作人员的技能和经验也会对检测结果产生影响。

裂纹声波检测技术的研究

裂纹声波检测技术的研究在现代工业中，随着建筑和机械的发展，裂纹问题已经成为了一个重要的挑战。

裂纹的形成和扩展会导致结构的损坏，并可能导致灾难性后果。

因此，对于各种材料中裂纹的检测变得至关重要。

近年来，裂纹声波检测技术已经成为一个热门的领域，因为它是一种非常有效的方法，可以检测各种材料中的裂纹。

裂纹声波检测技术是一种无损检测技术，它使用传感器来向被检测对象发送声波，并且捕获和分析反射或散射回来的信号。

这种技术的主要原理是声波的频率和振幅在被检测对象改变时也会改变。

因此，当声波恰好遇到裂纹时，声波会反射回来，因此这种技术可以用来检测裂纹。

裂纹声波检测技术的应用范围非常广泛。

例如，它可以应用于航空航天、电力、石化、轨道交通、建筑和桥梁等领域。

此外，它还可以应用于各种金属和非金属材料中，如钢、铝、铜、玻璃和复合材料等。

裂纹声波检测技术的优点之一是可以直接检测裂缝的深度和长度。

这种技术对于那些无法进行接触测量的裂纹很有用，因为它不需要与被检测物体接触。

此外，裂纹声波检测技术还可以检测到裂纹的位置和形状。

这对于对结构进行维护和修复非常有用，因为它可以帮助工程师了解结构中的缺陷并采取相应的行动。

此外，在测试过程中，裂纹声波检测技术还可以像医生通过听诊器听取肺部、心脏的声音来检测人体疾病一样，通过听取声波的声音来诊断材料中的裂纹。

这也是一个重要的优点，因为这种非接触式的检测可以极大地减少测试所需的时间，提高效率。

裂纹声波检测技术虽然有很多优点，但是在实际应用中，它也面临着一些挑战。

其中最显著的是信号噪声的问题。

在声波反射的过程中，信号可能会被其他噪声所干扰，这样会导致结果不准确。

此外，不同种类的材料在受到声波的作用时也会发出不同的信号，所以需要对不同的材料进行适当的参数设置才能保证结果的准确性。

正是因为裂纹声波检测技术目前存在一些问题，并不能完全覆盖所有应用场景，因此也需要进一步的研究和改进。

一些改进的方向包括：优化实验的参数设置，提高信号处理的效率，以及对新材料的适应性等等。

无损检测技术如何判断材料疲劳裂纹

无损检测技术如何判断材料疲劳裂纹疲劳裂纹是材料在长期循环加载下产生的一种常见缺陷，在工程结构和机械制造中具有重要的意义。

对于确保材料和结构的安全性和可靠性，准确判断和评估疲劳裂纹是至关重要的。

无损检测技术作为一种常用的无损评估手段，在判断材料疲劳裂纹方面发挥着重要的作用。

目前，常用的无损检测技术主要包括超声波检测、磁粉检测、涡流检测和热红外检测等。

这些技术不需要对被测材料进行破坏性测试，可以非常准确地检测和定位疲劳裂纹。

超声波检测是一种通过声波在材料中传播的方式来检测疲劳裂纹的技术。

超声波传播时与材料中的缺陷产生反射和散射，通过接收和分析反射信号可以得到疲劳裂纹的位置、形状和大小。

这项技术可以检测出微小的裂纹，并且对于不同的材料和结构也可以进行适应性检测。

磁粉检测是一种利用磁场和磁粉的方法来检测疲劳裂纹的技术。

在材料中产生磁场后，疲劳裂纹会导致磁场的变化，通过观察磁粉在裂纹处的积聚和分布情况可以判断出疲劳裂纹的存在以及裂纹的形状和大小。

磁粉检测具有操作简单、成本低廉、对表面状态要求不高等优点。

涡流检测是一种利用涡流感应现象来检测疲劳裂纹的技术。

在交变磁场的作用下，被测材料中会产生涡流。

疲劳裂纹会改变涡流的流动路径和强度，通过测量涡流的变化可以判断疲劳裂纹的位置和形状。

涡流检测具有检测速度快、对材料厚度无限制、适用于不同形状和尺寸的材料等优点。

热红外检测是一种利用热红外相机来检测疲劳裂纹的技术。

疲劳裂纹因为其内部的能量转化和散射会导致局部温度的变化，通过观察和分析材料表面温度的分布可以判断疲劳裂纹的存在和位置。

热红外检测具有高灵敏度、实时性好、适用于大范围的材料和结构等特点。

除了以上几种常见的无损检测技术，还有许多其它的技术可以用于判断材料疲劳裂纹，例如X射线检测、红外热像仪、电磁超声检测等。

这些技术各有优缺点，在不同的应用场景中需要根据具体情况选择合适的技术。

总的来说，无损检测技术在判断材料疲劳裂纹方面具有广泛应用和重要意义。

基于激光电磁超声的裂纹检测研究

在单个标准汽车轮毂重复装卡单次测量中,系统每次测量的跳动量数据都要比表1中第2次以后测量的跳动量数据要大一些,这也验证了跳动量测头与汽车轮毂胎圈座之间存在着机械接触间隙的结论㊂(3)根据表1和表2,绘制的单次装卡重复测量和多次装卡单次测量的谐波数据对比图见图3㊂由图3可看出,单次装卡重复测量时,由于第一次测量之后,测头与轮毂边缘已经紧密接触,谐波跳动量数据变化较为稳定;而在多次装卡单次测量中,由于在每次测量中,测头都要与轮毂边缘重新接触,存在着机械接触间隙,所以测得的谐波跳动量数据要比单次装卡重复测量的谐波跳动量数据变化范围大一些;另外,无论是单次装卡重复测量还是多次装卡单次测量,每次测量结束之后,由于轮毂没有制动装置,轮毂还要按照惯性旋转几圈,导致每次测量的起点不同,这也会引起多次测量中谐波跳动量数据变化㊂(a)外侧径向一次谐波(b)外侧径向二次谐波(c)外侧径向四次谐波(d)内侧径向一次谐波(e)内径径向二次谐波(f)内侧径向四次谐波1.单次装卡 2.重复装卡图3 单次装卡与多次装卡重复测量谐波数据对比图(4)从表3中的数据可以看出,在多个汽车轮毂单次装卡单次测量中,型号为37767的汽车轮毂跳动量的一次谐波振幅较大而其他几次谐波振幅很小,说明影响该汽车轮毂稳定性的主要因素是偏心,汽车轮毂生产厂商可通过寻找修正偏心的方法或改进铸造工艺来提高该汽车轮毂的质量㊂(5)由于不同的汽车生产厂商对汽车轮毂跳动量的要求不同或选取的判据不同,从而导致了汽车轮毂跳动量在满足国家标准的前提下还需要满足特定行业标准㊂如在表3所示测量数据中,型号为70566的汽车轮毂,如果只选取外侧径向一次谐波作为汽车轮毂质量是否合格的判据并且设定一次谐波小于60μm 为合格,那么汽车轮毂质量是合格的;但是,当汽车生产厂商侧重汽车轮毂的外形而选取的判据是内侧径向四次谐波,设定小于20μm 为合格,那么这个汽车轮毂就是不合格的,即不满足厂商行业标准要求㊂4 结语本文系统介绍了汽车轮毂跳动量谐波分析法的工作原理以及在汽车轮毂跳动量质量分类判定之中的应用,通过标准型号的汽车轮毂实测数据给出了一㊁二㊁四次谐波波形图并分析了谐波法判定汽车轮毂质量的物理意义及分类判定方法,通过多个型号的轮毂测量数据验证了谐波分析法判定汽车轮毂质量的可行性,为汽车轮毂质量的分类判定提供了依据㊂参考文献:[1] 于晓辉.基于D S P 的车轮毂跳动测量机的测控系统设计[D ].长春:长春理工大学,2008.[2] 周富臣.机械制造计量检测技术手册[M ].1版.北京:机械工业出版社,1998.[3] 黄跃文,邱新桥.谐波分析在汽车车轮检测中的应用[J ].湖北汽车工业学院学报,2009(9):45‐47.H u a n g Y u e w e n ,Q i u X i n q i a o .A p p l i c a t i o no f H a r -m o n i cA n a l ys i s i nA u t o m o t i v eW h e e lD e t e c t i o n [J ].J o u r n a lo f H u b e iA u t o m o t i v eI n d u s t r i e sI n s t i t u t e ,2009(9):45‐47.[4] 杨光,秦永左,崔炜.基于谐波分析法的轮毂质量判定的研究[J ].制造业自动化,2012(1):40‐41.Y a n g G u a n g ,Q i n Y o n g z u o ,C u i W e i .H u b Q u a l i t y J u d g m e n tB a s e do nH a r m o n i cA n a l ys i sM e t h o d [J ].M a n u f a c t u r i n g A u t o m a t i o n ,2012(1):40‐41.(编辑王艳丽)作者简介:杨光,男,1975年生㊂长春理工大学电子信息工程学院副教授㊂主要研究方向为D S P ㊁F P G A /C P L D 应用以及汽车非标测量设备的开发㊁数字图像处理㊁微纳米装配㊂发表论文10余篇㊂秦永左,女,1958年生㊂长春理工大学电子信息工程学院教授㊂㊃6331㊃中国机械工程第25卷第10期2014年5月下半月基于激光电磁超声的裂纹检测研究毛赢1 裴翠祥21.国核电站运行服务技术有限公司,上海,2002332.东京大学,东京,1130032摘要:为检测内裂纹,建立了一套基于脉冲激光激发㊁电磁超声探头接收的非接触型超声检测系统㊂为避免在试件表面产生烧蚀损伤,采用热弹性模式激发超声,采用E MA T 探头接收信号㊂利用出平面E MA T 探头和内平面E MA T 探头,分别研究了横波与纵波在半圆铝制试块的传播情况㊂最后,结合阴影法,使用该试验系统测量了试件背面的裂纹,检测得到的裂纹深度与实际深度非常接近㊂证明在热弹性模式下,激光激发㊁E MA T 探头接收信号的方法对于内裂纹的检测是可行的㊂关键词:激光超声;热弹性;E MA T ;裂纹检测;阴影法中图分类号:T G 115 D O I :10.3969/j.i s s n .1004-132X.2014.10.012I n s p e c t i o no fC r a c k sw i t haL a s e r ‐u l t r a s o u n d /E M A TS ys t e m M a oY i n g 1 P e i C u i x i a n g21.S t a t eN u c l e a rP o w e rP l a n t S e r v i c eC o m p a n y ,S h a n gh a i ,2002332.T h eU n i v e r s i t y o fT o k y o ,T o k yo ,1130032A b s t r a c t :An o n ‐c o n t a c tu l t r a s o n i c t e s t i n g s y s t e m u s i n g a pu l s e d l a s e r f o ru l t r a s o u n d g e n e r a t i o n a n d a nE MA Tf o r u l t r a s o u n dd e t e c t i o nw e r e d e v e l o p e d f o r t h e i n n e r c r a c k i n s p e c t i o n .T o a v o i d t h e l a -s e r -i n d u c e d a b l a t i o nd a m a g e o n t h e s pe c i m e n ,t h e r m o -e l a s t i cm o d e lw a su s e d t oe x c i t eu l t r a s o u n d ,t h eE MA T p r o b ew a s u s e d t o r e c e i v e s i g n a l s .T h eE MA T i n p l a n e a n dE MA To u t of p l a n ew e r e u s e d t o s t u d y t h e t r a n s v e r s e dw a v e a n d l o ng i t u d i n a lw a v e s p r e a d i n g i n th e h a l f a l u mi n u mt e s t b l o c k r e s p e c -t i v e l y .F i n a l l y ,c o m b i n i n g t h es h a d o w m e t h o d ,t h e t e s t s ys t e m w a su s e dt o m e a s u r e t h ec r a c ko nt h e b a c ko f t h e s p e c i m e n ,t h e c r a c kd e p t h a n d t h e a c t u a l d e p t h a r e v e r y c l o s e .I t i s s h o w n t h a t ,i n t h e t h e r -m o e l a s t i cm o d e ,t h e l a s e r e x c i t a t i o n ,t h em e t h o d f o rE MA T p r o b e r e c e i v e ds i gn a l s a r e f e a s i b l e i n t h e i n s pe c t i o nof c r a c k s .K e y wo r d s :l a s e r u l t r a s o u n d ;t h e r m o ‐e l a s t i c r e g i m e ;e l e c t r o m a g n e t i c a c o u s t i c t r a n s d u c e r (E MA T );i n s pe c t i o nof c r a c k ;s h a d o w m e t h o d 收稿日期:2012 07 300 引言近年来,超声波无损检测方法已广泛用于核电厂㊁航空航天㊁石化等多个机械工业领域㊂传统超声采用压电晶片作为换能器,必须采用耦合剂,然而有些诸如高温环境㊁复杂形状和部件高速运动等情况下,耦合效果非常不理想[1]㊂针对该情况,需要一种非接触㊁无需耦合的超声检测方法,目前,此类检测方法主要有电磁超声(E MA T )和激光超声等方法[2]㊂目前,针对采用激光激发㊁激光干涉仪接收的激光超声已有大量研究,研究者们主要关注了表面缺陷裂纹检测[3‐4]㊂相比电磁超声,激光超声具有激励效率高㊁空间分辨率高等特点㊂但由于目前激光干涉仪价格昂贵,灵敏度较低,且对试件表面状况比较敏感,激光超声还没在实际检测中得到大量应用㊂为解决这个问题,业界在信号激发以及信号接收两方面进行了大量的研究,发现E MA T 探头在信号接收方面比激光干涉仪灵敏度高,信号接收能力更强㊂因此,综合它们各自的优点,采用激光作为超声激发源㊁E MA T 作为接收器的方法将成为一种非常有发展前景的的非接触型超声检测技术[5‐6]㊂根据激光柱的能量密度和试块的材料,激光激发超声波的方式有两种模式:烧蚀模式和热弹性模式㊂研究表明,采用烧蚀模式激发超声,信号更强,但会对材料表面造成一定的破坏[7]㊂而热弹性模式下,激光能量密度将低于材料熔点,不会对材料组织造成破坏㊂目前,采用热弹性模式激发,主要研究试件表面缺陷的检测,而一些内裂纹(在试件内部或背面的裂纹)的检测研究主要采用具有破坏性的烧蚀模式[8‐9]㊂本文采用热弹性模式激发超声,E MA T 探头接收超声,建立了一套较完善的检测系统,研究微小内裂纹检测的可行性㊂1 实验系统与方法1.1 实验步骤实验具体步骤如图1所示㊂激光源是一个㊃7331㊃基于激光电磁超声的裂纹检测研究毛赢裴翠祥Y A G 脉冲激光器,能产生脉冲长度为10n s㊁波长为1064n s 的激光脉冲㊂一个圆柱型透镜用于把激光聚焦于试块表面㊂试块放置于X 轴手动扫描台上,便于移动扫查㊂为保证超声波激发模式为热弹性模式,采用能量控制器和激发延迟控制器,将激光脉冲能量和重复频率设置为3m J 和20H z㊂用于接收超声信号的E MA T 探头放置于离激光源距离为S (S 即波源与接收点之间的距离)㊁离试块表面0.5mm 处㊂本研究中,使用了两种模式的E MA T 探头,一个为内平面电磁超声探头(i n p l a n eE MA T ),一个为出平面电磁超声探头(o u t o f p l a n eE MA T )㊂如图2a 所示,o u t o f p l a n eE MA T 由两个纵向极向相反的方形磁铁(10mm×10mm×6mm )和一个多向线圈组成㊂因此,磁铁产生的水平方向的磁场与超声波引起的纵向振动相互作用在导体试件内部,产生可被E MA T 探头线圈接收到的涡流信号㊂如图2b 所示,i n p l a n eE MA T 探头由两个在水平方向极性相反的永磁铁(15mm×10mm×5mm )和一个多向线圈组成[7]㊂线圈在两个磁铁之间,其分开的宽度约为2mm ㊂因此,磁铁在纵向产生的磁场与超声波引起的水平方向的振动相互作用在导体试件内部产生可被E MA T 探头线圈接收到的涡流信号㊂最后,E MA T 探头被连接到一个前置差动放大器上(N F 5307:增益范围为0~1000d B ,频率范围为0~10MH z )㊂经放大器放大的信号连接至数字示波器(T D S 3054B )上,经过多次平均后,超声信号被输入计算机,用于具体分析㊂图1激光电磁超声检测实验系统(a )o u t ‐o f ‐pl a n eE MA T (b )i n ‐pl a n eE MA T 图2 E M A T 线圈简要结构图1.2 实验方法B o o n s a n g 等[10]已使用阴影法得出了在烧蚀模式下,激光超声可检测大于2mm 内裂纹的结论㊂然而,相比此种模式,热弹性模式对试块无破坏作用,而且,热弹性模式下激发的超声波波束更窄,这有利于检测更微小的内裂纹㊂通过如图1所示的实验系统,本文研究了利用阴影法,在热弹性模式下,验证激光超声横波检测微小内裂纹的可行性㊂阴影法的原理如图3所示,激光超声以一定的角度θ从A 点进入工件,碰见反射面反射至B 点,此处放置一个E MA T 探头用于接收信号,如果不存在缺陷,波的传输路径如图3a 所示㊂如果存在缺陷,则反射波被裂纹挡住无法到达B 点,导致波幅降低,波的传输路径如图3c 所示㊂波幅降低区域如图3b ~图3d 所示㊂当整个工件扫查完时,存在一段波幅降低区域如图3e 所示㊂如果缺陷是直线型的,那么缺陷的深度可用以下公式计算:d =Y hS式中,Y 为阴影长度;h 为试块厚度㊂图3 阴影法检测裂纹原理图2 实验结果与讨论2.1 实验过程实验过程中存在多个影响因素,如激光超声的特征,E MA T 探头的检测灵敏度等㊂为保证实验处于最佳工作状态,对激光超声的特征及线圈的性能进行了研究(图4)㊂激光能量设置为每脉冲3m J ㊂实验中,为将激光产生的纵波与横波区别开,制作了一个半径40mm ㊁厚40mm 的半圆㊃8331㊃中国机械工程第25卷第10期2014年5月下半月铝制试块㊂纵波传播方向与其振动方向一致,横波传播方向与其振动方向垂直,因此,可通过如图2所示将两种E MA T 探头放置于α=0~90°之间,以分别获得纵波与横波㊂图5a 显示的是内平面(i n ‐pl a n e )探头在α=30°方向上获得的横波信号,图5b 显示的是出平面(o u t ‐o f ‐p l a n e )探头在60°方向上获得的纵波信号㊂分别测量分析横波与纵波信号的第一个和第二个峰值(图5),图形模式如图6所示㊂将本实验结果与文献[11]中的理论结果相比较,可以证明试块中激发的超声波是在热弹性模式下产生的㊂图4超声波验证试块(a )在30°方向上i n ‐pl a n eE MA T 获得的波信号(b )在60°方向上o u t ‐o f ‐pl a n eE MA T 获得的波信号图5 典型波形图从图5与图6中可以看出,热弹性模式下,材料内部产生了比较强的横波,其最大幅值分布在30°附近,另外还可以看出其波束比烧蚀模式下的波束窄了很多,因此其对微小内裂纹的检测能力会更强㊂根据以上研究的结果,本文采用热弹性模式激发超声,E MA T 探头接收信号,研究激光超声检测微小裂纹的可行性㊂2.2 试块与A 扫信号如图7所示,实验试块为一块铝制平板,规格为200mm×80mm×20mm ,在上面加工三个长图6 实验获得的横纵波指向性80mm ,宽0.2mm ,深度分别为2mm ㊁5mm ㊁10mm 的人工缺陷㊂试块放置在X 轴方向上,扫查步进设为(1±0.1)mm ㊂从图6可以发现,在35°方向上,横波信号最强,因此,为得到最佳信噪比,将电磁超声探头放置于离激光源35m m 的地方㊂图7 试块及扫查示意图图8为A 扫信号中阴影区与裂纹深度关系图,图中X 坐标为试块右边最上端部分(X =0)到E MA T 探头的距离㊂实验中产生的瑞利波R ,模态转换波S L 和横波2S 结果如图8所示㊂从图8中可以发现,当缺陷位于电磁线圈与激光源之间的阴影区时,信号幅值明显变小,探头移出缺陷时,信号幅值又恢复了原状㊂图8 A 扫信号中阴影区与裂纹深度关系图2.3 B 扫图形与缺陷评价将扫查的范围为X =10~114mm ,步进为(1±0.1)mm 的A 扫信号进行处理,得到B 扫图像,如图9所示㊂在B 扫图像中,可发现3个阴影区,分别对应图7中所示的裂纹1(2mm 深),裂㊃9331㊃基于激光电磁超声的裂纹检测研究毛赢裴翠祥得到的仿真结果明显与实际数据计算结果十分相近,对比结果见表7㊂表5 仿真计算的清洁度影响源熵值、熵权与综合权重表故障源熵值H i 熵权w 'i综合权重θ'i 1.空气滤清器0.35420.10040.07352.油箱0.36510.09840.12293.定量叶片泵0.33710.08920.09064.回油过滤器0.33610.10290.10585.缸体内壁0.34400.10140.07476.吸油过滤器0.33730.10320.09057.回油截止阀0.32920.10310.08408.液压油0.35930.10080.14599.管路内壁0.35200.10140.110610.电磁换向阀0.36290.09930.1015图4 仿真计算综合权重θ'i 的Pa r e t o 图表6 仿真计算故障源综合权重百分比与累积百分比表故障源综合权重百分比(%)累积百分比(%)8.压油14.614.62.油箱12.326.99.管路内壁11.137.94.回油过滤器10.648.510.电磁换向阀10.258.73.定量叶片泵9.167.76.吸油过滤器9.176.87.回油截止阀8.485.25.缸体内壁7.592.61.空气滤清器7.4100.0表7 仿真计算故障源实际综合权重与仿真综合权重比较故障源12345实际综合权重θi 0.07440.12390.07930.10670.0751仿真综合权重θ'i 0.07350.12290.09060.10580.0735故障源678910实际综合权重θi 0.09170.08400.14930.11260.1029仿真综合权重θ'i 0.07470.08400.14590.11060.1015 将表7中的实际综合权重值θi 和仿真综合权重值θ'i 进行逐点比较,见综合权重曲线图5㊂由图5中逐点对比可看出:两条曲线基本重合,只有在第三个影响源处仿真值大于公式计算理论值㊂但在该点不重合并不影响综合权重的排序㊂这是因为由表3与表6得到综合权重累积百分比在90%之内的故障源均为{2,3,4,6,7,8,9,10},即除空气滤清器和缸体内壁两故障源,其他图5 实际与仿真综合权重值对比曲线故障源都可作为主要故障源㊂另外,由表3和表6可知,各故障源的综合权重相差并不大㊂可见,计算值与仿真值评价排序的结果与实际应用的故障信息统计得到的结果相比较是基本一致的㊂公式计算得到的理论排序关系(θ8>θ2>θ9>θ4>θ10>θ6>θ7>θ3>θ5>θ1)中,主要需要加以调整和控制的前五个影响源和仿真计算得到的模拟排序关系(θ'8>θ'2>θ'9>θ'4>θ'10>θ'3>θ'6>θ'7>θ'5>θ'1)的前五个影响源排列顺序并未改变㊂经过计算和仿真结果可知:累积百分比为60%即为关键故障源,即要提高改进整个液压系统的工作性能必须对液压油㊁油箱㊁管路内壁㊁回油过滤器㊁电磁换向阀五个关键影响源的清洁度进行控制,定期检查㊁修补㊁清洗或更换各零件或油液,保证液压系统的工作状态㊂5 结语本文建立了基于液压系统清洁度熵的关键故障源提取模型,解决了机械产品液压系统故障影响因素难以定量测量的问题,并对各故障源的清洁度熵综合权重进行了有效排序,从而可以提取关键故障源,对其清洁度进行控制,保证其清洁度熵之间的一致性,提高液压系统工作能力㊁稳定性及高效性㊂与以往的液压系统分析方法相比本文方法有如下优点:①将清洁度和熵权法结合起来,更为有效直接地反映了液压系统故障模式的原因,将难量化难比较的故障模式归咎于可量化的清洁度熵的影响;②利用熵权法和专家法综合进行评价,得到的数据更具备准确性和可靠性,再对得到的最终权重进行排序,提取关键控制故障源,方便系统的进一步调整;③使用软件仿真方法验证清洁度熵权法的可行性,验证了该方法的优越性和有效性㊂参考文献:[1] 贺湘宇,何清华.基于偏最小二乘回归的挖掘机液㊃7631㊃基于清洁度熵的液压系统故障源排序方法张根保彭露柳剑等。

混凝土裂缝深度超声波检测方法(完整)

混凝土裂缝深度超声波检测方法林维正1 原来裂缝深度检测方法对混凝土浅裂缝深度（50cm以下）超声法检测主要有以下几种方法，如图1所示的t c－t0法，图2所示的英国标准BS－4408法等，“测缺规程”推荐使用t c－t0法[2，3]。

上述方法中，声通路测距BS－4408法以二换能器的边到边计算，而t c－t0法则以二换能器的中到中计算，实际上声通路既不是二换能器的边到边距离，也不是中到中距离，“测缺规程”中介绍了以平测“时距”坐标图中L轴的截矩，即直线议程回归系数的常数项作为修正值，修正后的测距提高了t c－t0法测试精度，但增加了检测工作量，实际操作较麻烦，且复测时，往往由于二换能器的耦合状态程度及其间距的变化，使检测结果重复性不良。

应用BS－4408法时，当二换能器跨缝间距为60cm，发射换能器声能在裂缝处产生很大衰减，绕过裂缝传播到接收换能器的超声信号已很微弱，因此日本国提出了“修改BS－4408法”方案，此方案将换能器到裂缝的距离改为a1＜10cm，这样就使二换能器跨缝最大间距缩短在40cm以内。

“测缺规程”的条文说明部分（表4.2.1）中，当边－边平测距离为20.25cm时，按t c－t0法计算的误差较大，表4.2.1中检测精度较高的数据处理判定值为舍弃了该两组数据后的平均值。

条文说明第4.3.1条仅作了关于舍弃Lˊ＜d c数据的提示，实际上当二换能器测距小于裂缝深度时，超声波接收波形产生了严重畸变，导致声时测读困难，这就是造成较大误差的直接原因。

表4.2.1中未知数t c－t0法在现场检测中对错误测读数值的取舍是一个不易处理的问题。

“测缺规程”的条文说明第4.1.3条指出：当钢管穿过裂缝而又靠近换能器时，钢管将使声信号“短路”，读取的声时不反映裂缝深度，因此换能器的连线应避开主钢管一定距离a，a 应使绕裂缝而过的信号先于经钢管“短路”的信号到达接收换能器，按一般的钢管混凝土及探测距离L计算，a应大于等于1.5倍的裂缝深度。

基于ACFM技术的阵列TMR探头及裂纹检测系统开发

基于ACFM技术的阵列TMR探头及裂纹检测系统开发吴衍运;李伟;葛玖浩;袁新安【摘要】Tunneling Magnetic Resistance (TMR)is an emerging high precision magnetic sensor in recent years. TMR has become a promising magnetic sensor in nondestructive testing field.In this paper,a novel high precision TMR sensors array with wide U-shaped inducer based on ACFM technology is presented for cracks detection.The TMR sensors array and wide U-shaped inducer ACFM system were set up and cracks detection experiments were carried out.The results show that the wide U-shaped inducer induces a broad current field on the surface of specimen.The TMR sensors array and ACFM system can achieve high sensitivity and accurate detection of cracks on specimen.This system can conduct wide area detection and has a high efficiency.%隧道磁电阻(TMR )是近年来发展的一种高精度磁传感器，在交流电磁场检测(ACFM)领域有很好的应用和发展前景。

焊缝中横向裂纹的超声波检测

焊缝中横向裂纹的超声波检测----8856c9ee-7161-11ec-851b-7cb59b590d7d大型结构件钢板在对接焊时,由于焊接工艺复杂,在焊缝内易产生裂纹、未焊透、夹渣及气孔等缺陷,尤其严重的是,由于焊接过程中焊件受到局部加热和冷却,使晶间组织不均,引起膨胀,导致焊缝和母材连接处产生强大热应力,当应力达到材料本身不能承受的程度时,钢板焊缝就会产生裂纹或延迟裂纹缺陷。

为此,需要探伤人员具有斜角探伤的理论和实践经验及熟练的操作技艺,同时还要具备高度的责任心,在检测每个工件时,都必须先了解焊接工艺方法和易产生缺陷的部位,并对出现的反射波形具有综合分辨能力,只有这样才能保证被探工件内部质量。

通过较长期的实践,我们摸索出检测焊缝横向裂纹缺陷的一些方法。

1探伤原理及方法选择1.1探伤原理当超声波在焊缝中传播时，在焊缝中传播的声程将显示在仪器荧光屏的时间扫描轴上，并受到限制。

通常，所选声路应覆盖焊缝。

这样，如果焊缝中存在缺陷，缺陷反射回波将在荧光屏上产生（图1）。

1.2仪器探头及方法选择采用a型脉冲反射超声波探伤仪，仪器性能指标要求满足zbj04001-1987专业标准的规定和技术条件的要求。

探头采用单斜探头，方法采用直接接触法。

探头晶圆尺寸、频率、折射角、仪器探头组合灵敏度要求见表1。

探测频率高,则声束指向性好,便于发现和分辨微小缺陷,折射角的选择应使探头与焊缝距离尽可能小,而且声束方向应尽可能与缺陷最大反射面垂直,探头tgβ值的测定应在2n以外进行。

焊缝探伤一般采用横波多次反射法进行。

2对接焊缝横向裂纹检测方法对接焊缝通常采用多次反射法探伤(图2)。

超声波束垂直于焊缝的方向进入工件,探头在前后移动时须作锯齿形扫查,此方法只能探测出与波束垂直的缺陷,不适于焊缝中与波束平行的横向裂纹的检测。

一般来说，裂缝发出的回声高而尖锐。

为了检测焊缝的横向裂纹，应选择角度最大的探头，声束应尽可能平行于焊缝，并沿焊缝纵轴进行单探头扫描；焊缝补强打磨后，可在焊缝表面进行扫描。

基于NSCT的隧道裂缝图像检测

基于NSCT的隧道裂缝图像检测
沈瑜
【期刊名称】《城市道桥与防洪》
【年(卷),期】2013(000)010
【摘要】铁路隧道的安全在铁路运营中具有十分重要的意义.针对隧道裂缝图像的特点,提出了一种基于非下采样Contourlet(Nonsubsampled Contourlet Transform,NSCT)变换的裂缝检测算法.对高频子带图像采用模极值点法进行边缘检测；对低频子带图像使用Canny算子进行边缘检测.实验结果表明,该方法具有边缘定位准确、检测完整、伪边缘点少等优点.
【总页数】3页(P176-177,180)
【作者】沈瑜
【作者单位】兰州交通大学,甘肃兰州730070
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于NSCT变换和图像质量评价的拼接图像检测
2.基于Hessian矩阵多尺度滤波的路面裂缝图像检测方法
3.基于爬壁机器人的桥梁裂缝图像检测与分类方法
4.基于布谷鸟搜索的路面裂缝图像检测算法
5.基于Faster R-CNN的多任务增强裂缝图像检测方法
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超声波微裂纹检测

超声微裂纹检测技术超声波检测采用高频率、高定向声波来测量材料的厚度、发现隐藏的内部裂纹，分析诸如金属、塑料、复合材料、陶瓷、橡胶以及玻璃等材料的特性。

超声波仪器使用人耳听力极限之外的频率，向被检测材料内发射短脉冲声能，而后仪器监测和分析经过反射或透射的声波信号来获取检测结果。

超声导波方法可细分为接触式检测方法、非接触式检测方法，其作用机理为当超声入射至被测工件时，产生反射波，根据反射波的时间及形状来判断工件的裂纹。

这种检测方法有时会产生盲区，发生阻塞现象，不能发现近距离裂纹。

它常用于管道内壁的裂纹检测，能较为精确的判断出裂纹位置、周向开口裂纹长度、管壁减薄程度及裂纹截面积。

目前主要采用激光超声技术、超声红外热成像技术。

超声波检测微裂纹技术原理：利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，超声波在介质中传播时，在不同质界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时，则超声波在缺陷上反射回来，探伤仪可将反射波显示出来;如缺陷的尺寸甚至小于波长时，声波将绕过缺陷而不能反射，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

利用表面波测定裂纹深度有2种方法：（1）表面波入射到上表面开口裂纹时，会产生一个反射回波，其波高与裂纹深度有关，当裂纹深度较小时，波高随裂纹深度增加而升高，这种方法只适用于测试深度较小的表面裂纹。

当裂纹深度超过2倍波长时，测试误差较大。

（2）利用表面波在裂纹开口处和尖端处产生的2个反射回波及回波前沿所对应的一起水平刻度差值来确定裂纹深度，此法适用于深度较大的裂纹。

裂纹深度太小，裂纹表面过于粗糙会导致测试误差增加。

如果裂纹中充满了油和水，误差会更大。

相控阵检测是一种特殊的超声检测技术。

它使用复杂的多晶片阵列探头及功能强大的软件来操控高频声束，使其通过被检测材料，并显示保真（或几何校正）的回波图像。

关于频率电磁测深几个问题的探讨(二)——频率电磁测深探测深度的几个问题分析

关于频率电磁测深几个问题的探讨(二)——频率电磁测深探测深度的几个问题分析陈明生【摘要】10.3969/j.issn.1001-1986.2012.06.015% 分析了天然源频率电磁测深(MT/AMT)及人工源频率电磁测深(FEM/CSAMT)的探测深度及评估方法。

人工源频率电磁测深在观测点侧面有发射源，分析其探测深度的有关问题比较复杂，除受地电断面和发射频率的影响外，收-发距(偏移距)的作用很大。

考虑实际应用，在探测对象已定和仪器频率范围已知情况下，通过模拟计算研究了偏移距对探测深度的影响。

将偏移距和频率、地电断面参数同时考虑，综合反映出场区对探测深度的影响，通过模拟计算出典型频率电磁测深曲线。

曲线特征说明：近区场仅能做几何测深，只有满足远区或中区(过渡区)的条件才能实现频率电磁测深。

人工源频率电磁测深探测深度的影响因素较天然源频率电磁测深多了偏移距的作用，其深度评估式应是经验的。

所阐述的频率电磁测深的探测深度及评估方法是偏重理论的，并以此指导施工设计或作半定量解释；要更准确得出频率电磁测深的探测深度应通过正确的反演解释。

【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】4页(P67-70)【关键词】天然源频率电磁测深;人工源频率电磁测深;探测深度;深度评估;地电断面;收-发距(偏移距)【作者】陈明生【作者单位】中煤科工集团西安研究院,陕西西安 710077【正文语种】中文【中图分类】P631对天然源频率电磁测深(MT/AMT)的一维似稳平面电磁场[1]Ex分量，谐变位相因子取e−itω时，有方程：式中ω为圆频率；0μ为空气磁导率；σ为介质电导率；z为深度坐标。

式(1)的解为：式中 k为传播常数；α为其实部(园波数)；β为其虚部(介质吸收系数)，对与Ex正交的磁场分量Hy，有：最终得：在导电半空间某一深度平面上，一对正交电磁场之比为阻抗Z，这样有：如果在地表，Zxy称表面阻抗。