无损检测新技术..

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红外辐射定律
(1)黑体
如果有一个理想的物体，它对红外的辐射率、吸收率与表面 温度及波长无关，且等于1(即全部吸收或全部辐射)，那么这 种理想的辐射体和理想的吸收体称为黑体。
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6.5 红外无损检测
辐射率：物体的实际辐射强度I和同温度 下黑体辐射强度Ib之比
I Ib
意义：定量地描述物体辐射或吸 收红外的能力。
(2)平面三角形定位法
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6.4 声发射检测技术
(3)归一化正方阵定位法
(x 1)2 (y 1)2 v2t12 (x 1)2 (y 1)2 v2(t1 t2)2 (x 1)2 (y 1)2 v2(t1 t3)2 (x 1)2 (y 1)2 v2(t1 t4)2
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6.4 声发射检测技术
对声发射信号的振铃波形， 设置某一阈值电压，振铃 波形超过这个阈值电压的 部分形成矩形窄脉冲，计 算这些振铃脉冲数就是振 铃计数。这是对振幅加权 的一种计数方法，如果改 变阈值电压，则振铃计数 也发生变化。单位时间的 振铃计数率称为声发射率， 累加起来称为振铃总数。 取一个事件的振铃计数称 为事件振铃计数或振铃/事 件。
能量 声发射能量反映了声发射源以弹性波形式释放的能量。能量 分析是针对仪器输出的信号进行的。瞬态信号的能量定义为
E1 V2(t)dt
R0
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6.4 声发射检测技术
2 声发射检测定位方法
(1) 直线定位法
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换
换
能
能
器
器
1
2
一维声发射定位
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6.4 声发射检测技术
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6.5 红外无损检测
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•等效噪声功率：产生与探测器噪声输出大小相等的信号所 需要的入射红外辐射能量密度。 用符号NEP表示。
NEP A
Us /Un
•探测率：等于等效噪声功率的倒数，是表示红外探测器灵敏 度大小的一个参数。
D 1 (A,f) NEP
•时间常数：表示红外探测器对红外辐射的响应速度的一个参数
红外无损检测是利用红外物理理论，把红外辐射特性的分析技术和 方法，应用于被检对象的无损检测的一个综合性应用工程技术。
1 红外无损检测技术的特点
(1)操作安全 (2)灵敏度高 (3)检测效率高 红外无损检测所存在的主要问题 (1)确定温度值困难 (2)难于确定被检物体的内部热状态 (3)价格昂贵
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6.5 红外无损检测
WT4
意义：描述了物体辐射红外线能量均它的温度之间关系。物 体的温度越高，它所辐射的红外能量越大。 维恩位移定律：给出了峰值波长与黑体温度间关系的关系。 辐射的峰值波长：对应于辐射能量最大的波长。
max
2897 T
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6.5 红外无损检测
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红外辐射的传输与衰减
当红外辐射在大气中传输时，它的能量由于大气的吸收而衰 减。大气对红外辐射的吸收与衰减是有选择性的，即对某种 波长的红外辐射，大气几乎全部吸收，就像大气对这种波长 的红外相射先全不透明一样；相反，对于另外一些红外相射， 大气又几乎一点也不吸收，就像完全透明一样。
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6.5 红外无损检测
压力容器弹性应力红外检测 小型容器压力实验装置
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打压过程产生冷 发射，卸压则温
度回升
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6.5 红外无损检测
液氯钢瓶纵焊缝上人工 制造裂纹（通过磁粉检
测显示）
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6.5 红外无损检测
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液化气钢瓶环焊缝上 人工制造裂纹（通过
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（2）基尔霍夫定律 当几个物体处于同一温度时，各物体辐 射红外线的能力正比于其本身吸收红外线的能力，并且任何 一个物体的红外辐射能量密度可用下面公式表示：
b
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6.5 红外无损检测
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斯蒂芬—玻耳兹曼定律：物体红外辐射的能量密度与其自身的 热力学温度的四次方成正比，并与它的表面辐射率成正比。
1
6.4 声发射检测技术
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优势： 1) 可提供活性缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的
实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监控及早期 或临近破坏预报； 2) 由于对被检件的接近要求不高，因而适于其它方法难于 或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、 易爆及有毒等环境； 3) 对于在用设备的定期检验，声发射检验方法可以缩短检 验的停产时间或者不需要停产； 4) 对于设备的加载试验，声发射检验方法可以预防由未知 不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工 作载荷； 5) 由于对构件的几何形状不敏感，而适于检测其它方法受 到限制的形状复杂的构件。
实验表明，能够顺利地透过大气的红外辐射主要有三个波长 范围：1~2.5μm、3~5μm和8~14μm。—般将这三个波长 范围叫做大气窗口。
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6.5 红外无损检测
(2) 红外探测器 将红外辐射转换为电信号的器件。
红外探测器的主要性能指标 •响应率：将红外辐射转换为电信号的能力。
RU W
•光谱响应：对不同波长的响应。 无选择性探测器、选择性探测器
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6.5 红外无损检测
(2) 常用红外探测器 光电探测器 光电导型探测器 光伏型探测器
热电探测器 热敏电阻红外探测器 热释电探测器
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6.5 红外无损检测
3 红外无损检测仪器
(1)红外测温仪 红外测温仪的主要特点 红外测温仪的主要技术参数：测温范围、 工作波段、分辨能力、响应时间、目标尺 寸、距离系数、辐射率范围 红外测温仪使用要点：亮度温度、辐射率 的影响、仪器校正
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6.4 声发射检测技术
计算
设声发射事件可以近似为指数衰 减的正弦波并表示为
VVpetcots
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设阈值电压为Vt，则可以表示为
Vt
Vpne
1 f0
cos 2f0
ne
1 f0
ne
Vpe
1 f0
Vt
ene
1 f0
VP
一个事件的振铃计数可表示为
7
ne
f0
InVP Vt
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6.5 红外无损检测
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红外热像仪的特点和主要参数 • 能显示物体的表面温度场，并以图象的形式显示，非常直观。 • 分辨力强，现代热像仪可以分辨0.1℃甚至更小的温差。 • 显示方式灵活多样 • 能与计算机进行数据交换，便于存储和处理 缺点： • 要用液氮、氖气或热电致冷，以保证在低温下工作； • 光学机械扫描装置结构复杂。
磁粉检测显示）
2 红外无损检测基础
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(1)红外辐射及传输
红外辐射实际是波长为0.75~100μm的电磁波。红外辐射亦称 为红外线、热辐射。
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6.5 红外无损检测
红外辐射分为三个波段 (1)近红外波段 波长为0.75~3.0μm。 (2)中红外波段 波长为3.0~20μm (3)远红外波段 波长大于20μm。
6.4 声发射检测技术
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1 声发射检测原理及特点
材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形 式释放出应变能的现象称为声发射。
利用仪器检测、分析声发射信号并利 用声发射信息推断声发射源的技术称 为声发射技术。
特点： ① 检测动态缺陷，如缺陷扩展，而不是检测静态缺陷； ② 缺陷的信息直接来自缺陷本身，而不是靠外部输入扫查缺陷。
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6.5 红外无损检测
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(3) 红外热电视 • 采用电子扫描入式热电探测器的两维红外成像装
置。 • 采用电子束扫描或电荷耦合器件搞描方式。 • 采用热电探测器，不需液氮、氩气或电致冷等。 • 可直接用电视显示、记录或重放等。
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6.5 红外无损检测
4 红外无损检测技术的应用
(1)红外无损检测在热加工中的应用 • 点焊焊点质量的无损检测 • 铸模检测 • 压力容器衬套检测 • 焊接过程检测 • 轴承质量检测
6.4 声发射检测技术
3 多通道检测系统结构
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组成部分：信号接收部分、信号处理部分、测量显示部分
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6.4 声发射检测技术
3 多通道检测系统结构
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6.4 声发射检测技术
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4声发射检测的应用
(1)声发射在材料研究中的应用 金属材料
材料、工件或结构在交变载荷作用下经常发生疲劳断裂，是最 常见的故障之一。声发射是监测其发生和发展过程的重要手段。 声发射技术的应用是以材料的声发射特性为基础，不同材料的 声发射特性差异很大。即便是相同材料，影响声发射特性的因 素也很复杂。如热处理状态、组织结构、试件的形状以及加载 方式等。
6.4 声发射检测技术
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振幅及振幅分布
又称幅度分布，振幅是指声发射波形的峰值振幅。
振幅及振幅分布被认为是可以更多地反映声发射源信息的一种 处理方法。它既可以是事件计数对振幅的分布，也可以是振铃 计数对振幅的分相。振幅分布有两种表示方法，即微分型和积 分型。试验表明，不同的声发射源具有不同的振幅分布谱。
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6.5 红外无损检测
(2) 电气设备的红外无损检测 (3) 红外泄漏检测 (4) 红外元损检测的某些特殊应用 • 火车车轮轴承过热的测量 • 电子产品的红外无损检测
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6.5 红外无损检测
在夜间，使用较久、已经破碎的 道砟温度，通常比新铺设道砟的 温度低。这是由于，新铺道砟间 的空隙比较大，其中的空气具有 隔热作用，可阻止白天获得的热 量散发出去；而已破碎、陈旧道 砟间的空隙比较小，无法保持更 多热量，所以，温度自然要比新 道砟低。根据这一特点，只要将 这种红外相机安装到列车底部， 列车在夜间运行时，就可对路轨 状况持续进行监测，帮助人们及 时发现问题，清除隐患。
采用声发射监测与三点弯曲试验相结合可以评价表面渗透层 (渗氟、渗碳等)的脆性。
非金属材料
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6.4 声发射检测技术
(2) 声发射在焊接中应用
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声发射在焊接中的应用主要包括两个方面：一是焊接过程中对 焊缝质量进行实时监控，以及焊后进行无损检测。二是进行压 力容器的在役检测。
出厂水压试验时的声发射监测
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6.4 声发射检测技术
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20世纪50年代初 德国凯赛尔所作的研究工作。在金属材料 的变形过程中观察到到声发射现象，并提出了著名的声发射不可 逆效应。 20世纪60年代，声发射作为无损检测技术，在美国原子能、 宇航技术中兴起，在焊接延迟裂纹监视、压力容器与固体发动机 壳体等检测方面出现了应用实例。 20世纪70年代，在日、欧、我国等相继得到发展。检测设备 的开发、基础研究、检测经验均有限，故其进展缓慢，仅获得有 限的成功。 20世纪80年代，其研究与应用从实验室研究扩展到结构评价 、工业过程监视等各领域，首先在金属与玻璃钢压力容器、储罐 、管道等结构件中，进入工业应用和标准化阶段，成为一种新兴 动态无损检测方法。
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6.4 声发射检测技术
(1) 声发射的来源与产生 位错运动和塑性变形 裂纹的形成和扩展
声发射分: 1）连续发射; 2）突发发射。
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6.4 声发射检测技术
(2) 声发射信号的特征参数
声发射事件
声发射信号的波形，经过 包络检波后，波形超过预 置的阈值电压形成一个矩 形脉冲。如果一个突发型 信号形成一个矩形脉冲叫 做一个事件，这些事件脉 冲数就是事件计数。单位 时间的事件计数称为事件 计数率，其计数的累积则 称为事件总数。
容器定期检修时水压试验声发射监测
运行中压力容器的声发射监测
容器爆破试验时的声发射监测
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6.4 声发射检测技术
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6.4 声发射检测技术
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6.4 声发射检测技术
(3)声发射在飞机结构件监测中的应用
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6.5 红外无损检测
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(2)红外热像仪
红外热像仪的工作原 理
红外测温仪所显示的是被测物体的某 一局部的平均温度，而红外热像仪则 显示的是一幅热图，是物体红外辐射 能员密度的二维分布图。通常一幅图 像由几十万或上百万个像素组成，要 想将物体的热像显示在监视器上，首 先需将热保分解成像素，然后通过红 外探测器将其变成电信号，再经过信 号综合，在监视器上成像。图像的分 解一般采用光学机械扫描方法。目前 高速的热像仪可以做到实时显示物体 的红外热像。