安全检测与监控

1、六、结构完整性检测六、结构完整性检测1. 结构完整性 ( Structural Integrity)6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性

2、检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 i1s2sL221sinsinsinSLCSCLCL六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 传感器晶片直径传感器晶片直径波长；波长；声束扩散的半锥角；声束扩散的半锥角；式中：式中：DD2,22. 12sin六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 近场区远场区幅值距离近场区远场区Y0指数规律衰减因干涉波动六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 脉冲发生器接收放大器探头工件缺陷TFBT发射波F缺陷波

3、B底波六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 TTFTB斜射探伤：无缺陷波形斜射探伤：含缺陷波形斜射探伤：板端反射波形六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 工件厚度工件厚度波长；波长；声速；声速；相邻两共振频率相邻两共振频率工件固有频率；工件固有频率；其中，其中，cfffffcfcmmmm1010,)(222六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 发射探头接收探头六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测六、结构完整性检测 目前用于检测磁场的方

4、法有多种，在具体选择时，着重考虑如下因素：（1）检测磁场范围；（2）灵敏度；（3）频率响应范围，能否实现高速检测；（4）抗干扰能力（如抗温度漂移的能力）；（5）检测信号的动态性能；（6）工作寿命；（7）对提离效应的敏感程度；（8）检测传感器的综合成本（包括检测电路的复杂程度、使用成本等）；（9）检测传感器的尺寸和体积，能否实现高分辨率检测。六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术表表2-1 2-1 不同磁敏元件的磁场检测范围不同磁敏元件的磁场检测范围六、结构完整性检测 磁通门和超导量子磁强计（SQUID）的体积庞大，价格高昂，一般用于特殊领域，而不适合于一般的无损检测领域。铁磁线圈、霍尔元件、磁

5、阻元件则是磁场检测的常用手段，巨磁阻检测技术则是近年来迅速发展的新技术。1.铁磁线圈 铁磁线圈传感器是在无损检测中使用最多、历史最悠久的传感器，一般由线圈和软磁芯组成，其响应函数很容易采用经典的法拉第电磁感应定律推导，在变磁场作用下，线圈中产生的电压可表示为：fNrdtdBrNVsignal22p六、结构完整性检测rNVnosie/5frVVSNRnosiesignal2/六、结构完整性检测六、结构完整性检测%100minminmax%RRRMR六、结构完整性检测)(cos20RRRD+六、结构完整性检测图2-1 AMR的磁阻变化机理解释 显然，AMR在外磁场与电流方向之间成45夹角时，具有最

6、高的灵敏度且线性度最佳。因此，实际磁阻元件中AMR材料普遍作成45斜条状结构。 六、结构完整性检测图2-2 AMR的结构形式及经适当偏置时的磁电阻与磁场关系 六、结构完整性检测(a)四个AMR构成的惠斯登电桥 (b)电桥中具有不同方位结构电阻图2-3 惠斯登电桥与磁阻传感器工作原理六、结构完整性检测boutVRRVDDboutSHVVD六、结构完整性检测六、结构完整性检测六、结构完整性检测六、结构完整性检测图2-4 多层膜GMR 电阻变化机理解释 六、结构完整性检测六、结构完整性检测图2-5 自旋阀GMR工作原理解释 六、结构完整性检测 巨磁阻传感器一般也采用由四个电阻器构成惠斯登电桥的内部结

7、构，其中两个电阻为巨磁电阻，另外两个为磁屏蔽电阻（电阻值不随磁场变化）。对图2-6所示的惠斯登电桥，设R1为巨磁电阻，R2为磁屏蔽电阻，当受到外磁场作用时，R1因巨磁阻效应而降低，此时电桥的输出电压为：boutVRRRRV2121+六、结构完整性检测电流输入端R1R1R2R2输出端输出端R1R2R1R2当无外磁场作用时，R1=R2当存在外磁场作用时，R1R2图2-6 巨磁阻传感器工作原理六、结构完整性检测六、结构完整性检测六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术NSNS六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术缺陷埋藏深度对

8、漏磁场的影响缺陷倾角对漏磁场的影响六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术缺陷深度尺寸对漏磁场的影响缺陷宽度对漏磁场的影响六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术预处理磁化施加磁粉磁痕分析退磁后处理六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术固定式磁粉探伤机 移动式磁粉探伤机 便携式磁粉探伤仪 六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术漏磁法检测管件纵向缺陷 漏磁法检测管件横向缺陷 六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.4 射线检测技术 六、结构完整性检测6.4 射线检测技术 eII0I0Ie 射线透过厚度的物质后的射线强度； 射线的初始强度； 自然对数的底； 透过物质的厚度 线衰减系数，为上述各物理效应