无损检测新技术学习教案

1、无损检测无损检测(jin c)新技术新技术第一页，共22页。(2) (2) 激光全息检测激光全息检测(jin (jin c)c)的特点的特点检测灵敏度高检测灵敏度高基于基于(jy)(jy)干涉计量技术，其干涉计干涉计量技术，其干涉计量的精度与波长同数量级。量的精度与波长同数量级。一次检测面积大一次检测面积大-激光相干长度大，只要激光能够充分激光相干长度大，只要激光能够充分照射到的物体表面，都能一次检验完毕。照射到的物体表面，都能一次检验完毕。对被检对象没有特殊要求，可以对任何材料、任意粗糙对被检对象没有特殊要求，可以对任何材料、任意粗糙的表面进行检测。的表面进行检测。便于对缺陷进行定量分析便于

2、对缺陷进行定量分析-可借助于干涉条纹的数量和可借助于干涉条纹的数量和分布状况来确定缺陷的大小、部位和深度，。分布状况来确定缺陷的大小、部位和深度，。第1页/共22页第二页，共22页。高音喇叭(oynlb)车门(chmn)光碟第2页/共22页第三页，共22页。激光激光(jgung)(jgung)全息照相检测的全息照相检测的光路图光路图蜂窝结构板脱粘区的全蜂窝结构板脱粘区的全息再现息再现(zixin)(zixin)干涉干涉条纹条纹激光全息检测实际上就是将不同受载情况下的物体表面状态用激光全息照激光全息检测实际上就是将不同受载情况下的物体表面状态用激光全息照相方法记录下来，进行比较和分析，从而评价被

3、检物体的质量。相方法记录下来，进行比较和分析，从而评价被检物体的质量。第3页/共22页第四页，共22页。2 2 激光全息检测方法激光全息检测方法(1)(1)物体表面微差位移的观察方法物体表面微差位移的观察方法激光全息照相用于产品的无损检测，采用的是全息干涉激光全息照相用于产品的无损检测，采用的是全息干涉计量术，它是激光全息照相与干涉计量技术的综合。计量术，它是激光全息照相与干涉计量技术的综合。该技术的依据是物体内部的缺陷在外力作用下，使它所该技术的依据是物体内部的缺陷在外力作用下，使它所对应的物体表间产生对应的物体表间产生(chnshng)(chnshng)与其周围不相同的微差与其周围不相同的

4、微差位移。然后，用激光全息照相的方法进行比较，从而检位移。然后，用激光全息照相的方法进行比较，从而检测物体内部的缺陷。测物体内部的缺陷。实时实时(sh (sh sh)sh)法法两次曝光法两次曝光法时间平均法时间平均法观察物体表面微差位移的方法观察物体表面微差位移的方法: :第4页/共22页第五页，共22页。 2 2 激光全息检测的加载方法激光全息检测的加载方法用激光全息照相用激光全息照相(qunxzhoxing)(qunxzhoxing)来检测物体内部缺陷的实质是比来检测物体内部缺陷的实质是比较物体在不同受载情况下的表面光波、因此需要对物体施加载荷。常用较物体在不同受载情况下的表面光波、因此需

5、要对物体施加载荷。常用的加载方式有以下几种。的加载方式有以下几种。内部充气内部充气(chn(chn q) q)法法表面真空法表面真空法热加载法热加载法第5页/共22页第六页，共22页。3 3 激光全息检测的应用激光全息检测的应用蜂窝结构检测蜂窝结构检测复合材料复合材料(f h ci (f h ci lio)lio)检测检测胶接结构检测胶接结构检测药柱质量检测药柱质量检测印制电路板焊点检测印制电路板焊点检测压力容器检测压力容器检测第6页/共22页第七页，共22页。声振检测是激励声振检测是激励(jl)(jl)被测件产生机械振动，通过测量被测被测件产生机械振动，通过测量被测件振动的特征来判定其质量的

6、一种无损检测技术。件振动的特征来判定其质量的一种无损检测技术。1 1 检测检测(jin c)(jin c)原理及原理及方法方法RjXRCjiMjZZuF 声振检测法就是用声换能器激发样品声振检测法就是用声换能器激发样品(yngpn)(yngpn)振动，而反映振动，而反映样品样品(yngpn)(yngpn)振动特性的力阻抗反作用于换能器，构成换能振动特性的力阻抗反作用于换能器，构成换能器的负载。当负载有变化时，换能器的某些特性也随着变化。器的负载。当负载有变化时，换能器的某些特性也随着变化。换能器不同特性的测量有振幅法、频率法和相位法等。换能器不同特性的测量有振幅法、频率法和相位法等。机械振动的

7、基本方程：机械振动的基本方程：第7页/共22页第八页，共22页。(1) (1) 频率频率(pnl)(pnl)检测法检测法振动振动(zhndng)响应响应的频谱的频谱第8页/共22页第九页，共22页。(2) (2) 局部局部(jb)(jb)激振法激振法振动振动(zhndng)(zhndng)热图法：适用于热扩散率低的工件。热图法：适用于热扩散率低的工件。振幅测量法：适用于蜂窝壁板中蒙皮与芯脱粘的检测。振幅测量法：适用于蜂窝壁板中蒙皮与芯脱粘的检测。局部激振法是对被被测结构的一点局部激振法是对被被测结构的一点(y din)(y din)或多点施加激或多点施加激励，使其发生振动，并对所有欲测的各点测

8、量其结构的局部性励，使其发生振动，并对所有欲测的各点测量其结构的局部性能。能。单点激振单点激振第9页/共22页第十页，共22页。在每一被测点施加激励，并在同一点上测量输入在每一被测点施加激励，并在同一点上测量输入(shr)(shr)力或力或振动的响应，可用来测量胶接结构的脱粘、分层和叠层构件的气振动的响应，可用来测量胶接结构的脱粘、分层和叠层构件的气孔以及有缺陷的蜂窝结构。孔以及有缺陷的蜂窝结构。声阻法声阻法声阻法是利用测量结构件被测点振动力阻抗的变化来确定是否有声阻法是利用测量结构件被测点振动力阻抗的变化来确定是否有异常的结构件存在。测量在单一振动频率下进行异常的结构件存在。测量在单一振动频

9、率下进行(jnxng)(jnxng)，常用的频率在常用的频率在110kHz110kHz之间。之间。多点激振法多点激振法第10页/共22页第十一页，共22页。双片声阻法称为声阻抗法，它是利用由两个压电晶片组成的检测器双片声阻法称为声阻抗法，它是利用由两个压电晶片组成的检测器( (一个晶一个晶片激振，另一个接收信号片激振，另一个接收信号) )，以点源形式激发样品作弯曲振动，并将样品振，以点源形式激发样品作弯曲振动，并将样品振动的力阻抗通过触头转移为检测器的负载，通过对检测器特性的测量，来动的力阻抗通过触头转移为检测器的负载，通过对检测器特性的测量，来检测样品力阻抗的变化，达到检测样品力阻抗的变化，

10、达到(d do)(d do)检验目的。检验目的。单片声阻法：采用一个晶片激振和接收返回信号，主要用来检测粘接质量。单片声阻法：采用一个晶片激振和接收返回信号，主要用来检测粘接质量。声阻声阻(shn(shn z) z)法又可分为双片声阻法又可分为双片声阻(shn(shn z)z)法和单片声阻法和单片声阻(shn(shn z) z)法。法。第11页/共22页第十二页，共22页。声谐振检测技术是复合材料构件常用的质量检测方法。声谐振技术声谐振检测技术是复合材料构件常用的质量检测方法。声谐振技术实质上是声阻抗的一种持例。它们的共同点是：通过电声换能器激实质上是声阻抗的一种持例。它们的共同点是：通过电声

11、换能器激发被测件，并测试以被测件为负载的换能器的阻抗特性。声谐振检发被测件，并测试以被测件为负载的换能器的阻抗特性。声谐振检测通常可分为两种类型，以频率随时间变化测通常可分为两种类型，以频率随时间变化(binhu)(binhu)的扫频连续的扫频连续波入射工件和以可调的单一频率的波入射工件。波入射工件和以可调的单一频率的波入射工件。扫描声振检测技术的基本原理是，检测换能器与被检工件耦合，并扫描声振检测技术的基本原理是，检测换能器与被检工件耦合，并用比换能器自然频率低的扫频连续波激励。当此连续波通过被检工用比换能器自然频率低的扫频连续波激励。当此连续波通过被检工件的基频谐振或谐波振动，换能器所承受

12、的载荷要比其它频率大得件的基频谐振或谐波振动，换能器所承受的载荷要比其它频率大得多，载荷的增加会引起激励交流电流的增加。利用这一现象即可测多，载荷的增加会引起激励交流电流的增加。利用这一现象即可测量谐振频率。量谐振频率。扫描扫描(somio)(somio)声振检声振检测技术测技术第12页/共22页第十三页，共22页。(1)(1) 蜂窝蜂窝(fngw)(fngw)结结构检测构检测(2)(2) 复合材料检测复合材料检测(3)(3) 胶接强度检测胶接强度检测2 2 声振检测声振检测(jin c)(jin c)的应用的应用第13页/共22页第十四页，共22页。水泥水泥(shun)(shun)路路面脱空

13、检测面脱空检测2 2 声振检测声振检测(jin c)(jin c)的的应用应用第14页/共22页第十五页，共22页。微波的特点：一种电磁波，它的波长微波的特点：一种电磁波，它的波长(bchng)很短且频率很高。很短且频率很高。频率范围：频率范围：300MHz300GHz；相应的波长；相应的波长(bchng)：1m1mm1 1 微波微波(wib)(wib)检测的基本原理与特检测的基本原理与特点点(1) 微波检测特点微波检测特点微波不能穿透金属或导电性能较好的复合材料。微波不能穿透金属或导电性能较好的复合材料。主要波段：主要波段：P（米波），（米波），L(22cm)，S(10cm)，C(5cm)，

14、X(3cm)，K(2cm)，Q(8mm)，V(4mm)并可划分为分米波、厘米并可划分为分米波、厘米波和毫米波。波和毫米波。在微波无损检测中，在微波无损检测中，X波段波段(8.212.5GHz)， K波段波段(26.540GHz)， W波段波段(56100GHz)。第15页/共22页第十六页，共22页。(2) (2) 微波检测的基本原理微波检测的基本原理微波检测是通过研究微波反射、透射、衍射、干涉、腔体微扰等物理微波检测是通过研究微波反射、透射、衍射、干涉、腔体微扰等物理特性的改变，以及微波作用于被检测材料时的电磁特性特性的改变，以及微波作用于被检测材料时的电磁特性介电常数的介电常数的损耗正切角

15、的相对变化，通过测量微波基本参数如微波幅度、频率、损耗正切角的相对变化，通过测量微波基本参数如微波幅度、频率、相位的变化，来判断被测材料或物体相位的变化，来判断被测材料或物体(wt)(wt)内部是否存在缺陷以及内部是否存在缺陷以及测定其它物理参数。测定其它物理参数。微波从表面透入到材料内部，功率随透入的距离以指数形式衰减。微波从表面透入到材料内部，功率随透入的距离以指数形式衰减。理论理论(lln)(lln)上把功率衰减到只有表面处的上把功率衰减到只有表面处的1/e21/e213.613.6的深度，的深度，称为穿透深度。称为穿透深度。第16页/共22页第十七页，共22页。2 2 微波的检测微波的

16、检测(jin (jin c)c)方法方法微波微波(wib)(wib)无损检测的方法主要有穿透法、散射法、反射法等。无损检测的方法主要有穿透法、散射法、反射法等。(1)(1)穿透法穿透法 固定频率连续波、可变频率连续波、脉冲调制波固定频率连续波、可变频率连续波、脉冲调制波晶体检波器晶体检波器直流电压表直流电压表微波信号源微波信号源衰减器衰减器定向耦合器定向耦合器直流电压表直流电压表 微波穿透法检测系统微波穿透法检测系统隔离器隔离器晶体检波器晶体检波器接收接收发射发射第17页/共22页第十八页，共22页。(2)(2)反射反射(fnsh)(fnsh)法法(3)(3)散射法散射法散射法是通过测试回波强

17、度变化来确定散射特性。检测时微波经有散射法是通过测试回波强度变化来确定散射特性。检测时微波经有缺陷部位时被散射，因而使被接收到的微波信号比无缺陷部位要小，缺陷部位时被散射，因而使被接收到的微波信号比无缺陷部位要小，根据这些特性来判断工件根据这些特性来判断工件(gngjin)(gngjin)内部是否存在缺陷。内部是否存在缺陷。检波器直流电压表信号源隔离器衰减器定向耦合器检波器直流电压表 试件连续波反射计其它还有干涉法、微波全息技术和断层成像法等。其它还有干涉法、微波全息技术和断层成像法等。第18页/共22页第十九页，共22页。微波检测作为常规无损检测方法的补充，它适用于检测增强塑料、陶瓷、微波检测作为常规无损检测方法的补充，它适用于检测增强塑料、陶瓷、树脂、玻璃、橡胶、木材以及各种复合材料等，也适于检测各种胶接结构树脂、玻璃、橡胶、木材以及各种复合材料等，也适于检测各种胶接结构和蜂窝结构件中的分层、脱粘、金属加工工件和蜂窝结构件中的分层、脱粘、金属加工工件(gngjin)(gngjin)表面粗糙度、表面粗糙度、裂纹等。应用比较成功的例子有：裂纹等。应用比较成功的例子有：用微波扫频反射计检