第4章 湿度检测课件

第四章检测技术在材料加工工程领域中的应用学习目标：掌握常用的几种无损探伤方法，了解无损探伤在工业领域的应用。第4章湿度检测材料的缺陷检验材料的缺陷：是指材料在制造和使用过程中产生的缺陷和损伤。（1）制造中的缺陷是指材料在冶炼、铸造、锻造、热处理和机械加工中所产生的气孔、缩孔、疏松、夹渣和裂纹等缺陷;（2）使用中产生的损伤，如磨损、腐蚀和疲劳裂纹等。第4章湿度检测无损检验

无损检验：是在不破坏零件、构件的形状、尺寸精度，表面质量和不改变材料的成分、性能及零件使用性能的前提下，采用物理、化学等方法探测零件材料内部和表面的缺陷及其某些物理性能。无损检验技术主要应用在以下三方面：监督和控制生产过程中的质量问题产品出厂前的成品检验和用户验收检验产品的使用过程中的维护检验第4章湿度检测常用的无损检验方法渗透探伤

磁粉探伤

涡流探伤

超声波探伤

X射线探伤

第4章湿度检测磁粉探伤仅适用于铁磁性材料一、磁粉探伤原理将铁磁材料制成的工件放在磁极之间，工件中就会有磁力线通过。如果工件内部没有缺陷且各处的磁导率一致，则磁力线在工件中分布是均匀的。第4章湿度检测当工件中有气孔、夹渣、裂纹等缺陷存在时，构成缺陷的是非磁性物质，磁导率很低，磁阻很大，必将引起磁力线在工件中的分布发生变化，在缺陷处的磁力线发生弯曲。若在漏磁场施加磁粉或磁悬液，则漏磁场对磁粉产生吸引从而显示缺陷的痕迹。第4章湿度检测

漏磁场

所谓漏磁场，就是铁磁性材料磁化后，在不连续性处或磁路的截面变化处，磁感应线离开和进入表面时形成的磁场。漏磁场形成原因：

由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁导率。如果在磁化了的铁磁性工件上存在着不连续性或裂纹，则磁感应线优先通过磁导率高的工件，这就迫使一部分磁感应线从缺陷下面绕过，形成磁感应线的压缩。第4章湿度检测磁粉探伤的方法：按工件磁化方向的不同:纵向磁化零件磁化后产生平行零件轴线的磁力线。可以探测与零件轴线垂直或成一定角度的缺陷。采用直流电或交流电通过线圈或铁轭磁化。横向磁化零件直接通电或使穿过零件的心轴通电，使在零件内产生垂直零件轴线的磁力线，可探测轴向缺陷，即平行或近于平行零件轴线的缺陷。联合磁化零件通电后同时产生纵向和周向磁力线,可以探测零件上任意方向上的缺陷。第4章湿度检测磁粉是磁粉探伤的显示介质。一、磁粉1.磁粉的种类磁粉分为非荧光磁粉和荧光磁粉两大类。非荧光粉按颜色，分为黑磁粉、红磁粉和白磁粉。黑磁粉：成分主要是Fe3O4，主要用于检验浅色工件，在磁粉探伤中应用较为普遍。红磁粉：成分主要是Fe2O3，常用于检验黑色工件。白磁粉：是由黑磁粉与Al2O3或MgO合成，主要用于黑色工件。磁粉第4章湿度检测磁粉检测按其显示方法不同，可分干粉显示法和湿粉显示法两种。湿粉显示法：先把磁粉配置成一定浓度的水磁悬浮液或油磁悬浮液，检测时磁悬液均匀的喷洒在被测工件表面上，工件表面上缺陷处的漏磁将吸附磁粉，形成磁痕而显示出缺陷。磁悬液具有良好的流动性，因此能显示工件上的微小缺陷。干粉显示法：用的磁粉必须充分干燥，被检工件表面也必须充分干燥，否则由于磁粉流动性差，不容易均匀分布而影响缺陷显示。干粉显示时，一般将磁粉喷雾于工件表面后，再将没有被吸引的剩余磁粉吹去，工件表面上所剩的是缺陷处被漏磁吸附形成的磁痕。第4章湿度检测磁悬液把磁粉和液体按一定比例混合而成的溶液称为磁悬液。磁悬液有三种：油悬液、水悬液和荧光磁悬液。第4章湿度检测磁粉探伤的一般工艺过程预处理---磁化---施加磁粉---磁痕观察---磁痕分析---退磁---后处理预处理1）清理焊接接头表面的油污、铁锈、氧化皮、飞溅、残留焊剂及焊渣。2）使用干粉法，要干燥磁粉与工件表面。3）用化学清理法后，若清理液与磁悬液酸碱性不同，也应干燥工件表面。第4章湿度检测磁痕观察是对工件上形成的磁痕进行观察与记录的过称。磁痕观察应在磁痕形成后立即进行。采用非荧光磁粉时，可在一般照明光源下直接观察；采用荧光磁粉时，必须在暗室紫外线灯下进行观察。磁痕分析分为两大类：表面缺陷磁痕、近表面缺陷磁痕。退磁退磁是将工件经磁粉探伤后残留的磁场减小为零的过程。后处理后处理就是清除工件残留的磁粉或磁悬液，及干燥工件的过程。第4章湿度检测缺陷位置及形状的影响

a缺陷埋藏深度的影响同样的缺陷，位于工件表面时，产生的漏磁场大；若位于工件的近表面，产生的漏磁场显著减小；若位于工件表面很深处，则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面。b缺陷方向的影响缺陷垂直于磁场方向，漏磁场最大，也最有利于缺陷的检出；若与磁场方向平行则几乎不产生漏磁场；当缺陷与工件表面由垂直逐渐倾斜成某一角度，而最终变为平行，即倾角等于0时，漏磁场也由最大下降至零。第4章湿度检测超声波探伤基本原理

超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种无损检测方法。它主要用于检测金属材料和部分非金属材料的内部缺陷。超声波探伤具有成本低、操作方便、检测厚度大、对人和环境无害等突出优点，但也存在诸如探伤不直观、难以确定缺陷的性质、评定结果在很大程度上受操作者技术水平和经验的影响及不能给出永久性记录等缺点。第4章湿度检测超声波探伤1)声波及其分类(1)次声波：振动频率低于l6Hz的机械波。(2)声波：振动频率在16Hz―20KHz之间的机械波。(3)超声波：高于20KHz的机械波。2）超声波的物理性质

超声波与声波比，振动频率高，波长短，具有束射特性，方向性强，可以定向传播，其能量远远大于振幅相同的声波，并具有很高的穿透能力。第4章湿度检测超声波探伤的特点厚度:探测5-3000mm厚的金属或非金属材料的构件。粗糙度:对零件表面粗糙度有一定要求。一般要求粗糙度等级高于Ra6.3，表面清洁光滑，与探头接触良好。盲区:零件表面一段距离内的缺陷波与初始波难于分辨，难以探测缺陷。盲区的大小因超声波探伤仪不同而异，一般为5-7mm。超声波探伤中对缺陷种类和性质的识别较为困难,需借助一定的方法和技术。第4章湿度检测探头

探头又称压电超声换能器，是实现电—声能量转换的器件。探头主要由压电晶体组成。利用石英、钛酸钡的逆压电效应产生超声波，正压电效应接收超声波。压电晶体在交变电压作用下，在晶体厚度方向产生伸缩变形，产生与交变电压频率相同的机械振动，即产生超声波。当把高频振动(超声波)作用在晶体上，在晶体的两个电极之间产生与超声波频率相同、强度与超声波成正比的高频电压，即接收超声波。第4章湿度检测压电效应正压电效应（顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。电能机械能正压电效应逆压电效应第4章湿度检测石英晶体的压电效应演示

当力的方向改变时，电荷的极性随之改变，输出电压的频率与动态力的频率相同；当动态力变为静态力时，电荷将由于表面漏电而很快泄漏、消失。第4章湿度检测压电材料的应用压电式加速度传感器对压电元件施加预载荷。测得加速度传感器输出的电荷便可知加速度的大小。

基座壳体弹簧质量块压电片F=ma,F∝a又q∝F∴q∝a第4章湿度检测

将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。

交通监测第4章湿度检测压电式玻璃破碎报警器将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受到玻璃破碎时会发出的振动，并将电压信号传送给集中报警系统。粘贴位置使用时，用瞬干胶将其粘贴在玻璃上。当玻璃遭暴力打碎的瞬间，压电薄膜感受到剧烈振动，表面产生电荷Q

，在两个输出引脚之间产生窄脉冲报警信号。第4章湿度检测压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用压电式步态分析跑台压电式纵跳训练分析装置压电传感器测量双腿跳的动态力第4章湿度检测超声波在介质中的传播特性超声波垂直入射到平界面上的反射和透射

当超声波垂直入射到两种介质的界面时，一部分能量透过界面进入第二种介质，成为透射波，波的传播方向不变；另一部分能量则被界面反射回来，沿与入射波相反的方向传播，成为反射波。声波的这一性质是超声波检测缺陷的物理基础。超声波倾斜入射到平界面上的反射、折射和波型变换当超声波相对于界面入射点法线以一定的角度倾斜入射到两种不同介质的界面上时，在界面上会产生反射、折射和波型转换现象。

第4章湿度检测超声波探伤原理

超声波探伤:是利用超声波通过两种介质的界面时发生反射和折射的特性来探测零件内部的缺陷。超声波探伤方法按检验方法不同分为穿透法、反射法、直接接触法。

穿透法：声波由发射探头发出，经工件的一面传入工件内部，由其另一面送出被接收探头接收。当工件内部组织结构均匀时，声波可以顺利通过工件而被接收探头接收，从而在指示器上便会显示出明显的声能透过信号，反之，工件内部在声波传播的路径上存在缺陷时，则声波在材质不连续的缺陷与基体金属交界面上将大量散射、反射或被吸收、衰减，使接收到的声能透过信号的振幅迅速减弱或消失。第4章湿度检测直射声束穿透法(a)无缺陷；

(b)有缺陷

第4章湿度检测反射法

超声波以一定的速度向工件内传播，一部分声波遇到缺陷时反射回来；另一部分声波继续传至工件底面后也反射回来。发射波、缺陷波和底波经过放大后在荧光屏上显示。由发射波、缺陷波和底波在时间基线上的位置，即可求出缺陷的部位。第4章湿度检测

液浸法液浸法是在探头与试件之间填充一定厚度的液体介质作耦合剂，使声波首先经过液体耦合剂，而后再入射到试件中，探头与试件并不直接接触。液浸法优点，探头角度可任意调整，声波的发射、接收也比较稳定，便于实现检测自动化，大大提高了检测速度。液浸法的缺点是当耦合层较厚时，声能损失较大。另外，自动化检测还需要相应的辅助设备，有时是复杂的机械设备和电子设备，它们对单一产品(或几种产品)往往具有很高的检测能力，但缺乏灵活性。总之，液浸法与直接接触法各有利弊，应根据被检对象的具体情况(几何形状的复杂程度和产品的产量等)，

选用不同的方法。

第4章湿度检测1、垂直入射法垂直入射法（简称垂直法）是采用直探头将声束垂直入射工件探伤面进行探伤。由于该法是利用纵波进行探伤，故又称纵波法。

垂直法探伤能发现与探伤面平行或近于平行的缺陷，适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。

2、斜角探伤法斜角探伤法（简称斜射法）是采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探伤。由于它是利用横波进行探伤，故又称横波法。斜角探伤法能发现与探测表面成角度的缺陷，常用于焊缝、环状锻件、管材的检查。直接接触法第4章湿度检测

②按缺陷显示方式分类：脉冲式检测仪按回波信号的显示方式又可分为A型显示、B型显示和C型显示三种类型。

A型显示是一种波形显示，屏幕的横坐标代表声波的传播时间（或距离），纵坐标代表反射波的声压幅度。可以认为该方式显示的是沿探头发射声束方向上一条线上的不同点的回波信息。

B型显示显示的是试件的一个二维截面图，屏幕纵坐标代表探头在探测面上沿一直线移动扫查的位置坐标，横坐标是声传播的时间（或距离）。该方式可以直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度等信息。第4章湿度检测A型显示原理图

图中，T表示发射脉冲，F表示来自缺陷的回波，B表示底面回波。第4章湿度检测B型显示原理图

第4章湿度检测

C型显示显示的是试件的一个平面投影图，探头在试件表面做二维扫查，屏幕的二维坐标对应探头的扫查位置。探头在每一位置接收的信号幅度以光点辉度表示。该方式可形象地显示工件内部缺陷的平面投影图像，但不能显示缺陷的深度。第4章湿度检测A型脉冲反射式超声探伤仪电路方框图第4章湿度检测A型脉冲反射式超声探伤仪电路方框图工作过程：同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描和发射电路，扫描电路受触发工作，产生锯齿波电压，加至示波管水平偏转板荧光屏上产生一条水平扫描线。同时，发射电路受触发产生高频窄脉冲，加至探头，激励压电晶片振动，在工件中产生超声波。超声波在工件中传播，遇缺陷或底面发生反射，返回探头时，又被压电晶片转变为电信号，经接收放大电路，加至示波管垂直偏转板上，使电子束发生垂直偏转，在水平扫描线的相应位置上产生缺陷波和底波。根据缺陷波的位置可以确定缺陷的埋藏深度，根据缺陷波的幅度可以估算缺陷当量的大小。第4章湿度检测仪器主要组成部分的作用1、同步电路：同步电路又称触发电路，它每秒钟产生数十至数千个脉冲，用来触发探伤仪扫描电路、发射电路等，使之步调一致、有条不紊地工作。因此，同步电路是整个探伤仪的“中枢”，同步电路出了故障，整个探伤仪便无法工作。2、扫描电路：扫描电路又称时基电路，用来产生锯齿波电压，加在示波管水平偏转板上，使示波管荧光屏上的光点沿水平方向作等速移动，产生一条水平扫描时基线。第4章湿度检测3、发射电路：又称高频脉冲电路，产生高频电压加于发射探头，激励压电晶片振动，使之发射超声波，传入工件中。超声波在缺陷或地面上反射回到接收探头，转变为电波后输入给接收电路。4、接收电路：将来自探头的电信号进行放大、检波，最后加至示波管的垂直偏转板上，并在荧光屏上显示。由于接收的电信号非常微弱，通常只有数百微伏到数伏，而示波管全调制所需电压要几百伏，所以接收电路必须具有约105的放大能力。5、显示电路：主要由示波管及外围电路组成。示波管用来显示探伤图形，第4章湿度检测

试块与耦合剂

与一般的测量过程一样，为了保证检测结果的准确性与重复性、可比性，必须用一个具有已知固定特性的试样(试块)对检测系统进行校准。这种按一定的用途设计制作的具有简单形状人工反射体的试件即称为试块。超声检测用试块通常分为两种类型，即标准试块(校准试块)和对比试块(参考试块)。

第4章湿度检测

当探头和试件之间有一层空气时，超声波的反射率几乎为100％，即使很薄的一层空气也可以阻止超声波传入试件。因此，排除探头和试件之间的空气非常重要。耦合剂就是为了改善探头和试件间声能的传递而加在探头和检测面之间的液体薄层。耦合剂可以填充探头与试件间的空气间隙，使超声波能够传入试件，这是使用耦合剂的主要目的。除此之外，耦合剂有润滑作用，可以减少探头和试件之间的摩擦，防止试件表面磨损探头，并使探头便于移动。在液浸法检测中，通过液体实现耦合，此时液体也是耦合剂。常用的耦合剂有水、甘油、

变压器油、化学浆糊等。

第4章湿度检测超声波的应用见flash第4章湿度检测x射线探伤

射线探伤利用射线（X射线、γ射线、中子射线等）穿过材料或工件时的强度衰减，检测其内部结构不连续的技术。穿过材料或工件时的射线由于强度不同在胶片上的感光程度也不同，由此生成内部不连续的图像。

射线的特性

X射线和γ射线均为电磁波，比可见光的波长短、频率高、穿透力强。具有以下特性:(1)不可见，以直线传播;(2)不带电荷，不受电场和磁场的影响;(3)能穿透物体并被物质吸收而使自身强度衰减;(4)能产生光化学作用，使胶片感光;(5)能使物质电离，使某些物质产生荧光;(6)能产生生物效应，对生命细胞有杀伤作用。第4章湿度检测射线概念电磁辐射：能量子是光子（量子），例如x射线，γ射线。粒子辐射：各种粒子射线，如α粒子，β粒子，质子，中子等。第4章湿度检测X射线的本质X射线又称伦琴射线，本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二像性。X射线是在射线探伤领域中应用最广泛的一种射线。产生原理：高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中一小部分（1％左右）能量转变为X射线，而绝大部分（99％左右）能量转变成热能使物体温度升高。产生条件：1.产生自由电子；2.使电子作定向的高速运动;3.在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。过程演示见下页第4章湿度检测接变压器玻璃钨灯丝金属聚灯罩铍窗口金属靶冷却水电子X射线X射线（回车键演示）过程演示第4章湿度检测射线探伤的特点可直接观察零件内部缺陷的影像，对缺陷进行定性、定量和定位分析;探测厚度范围大，从薄钢片到厚达500mm以内的钢板，但薄钢片的表面缺陷(如表面发纹、疲劳裂纹等)较难探测；设备复杂、昂费。检验费用高;射线有害人体健康，其设备应加防护措施。射线探伤适用于所有的材料，可检验金属、非金属材料内部质量，探测铸件、焊接件内郡的缺陷。如检测船体焊缝的质量。

第4章湿度检测Χ射线检测的基本原理

Χ射线检测是利用Χ射线通过物质衰减程度与被通过部位的材质、厚度和缺陷的性质有关的特性，使胶片感光成黑度不同的图像来实现的。

设入射线的初始强度为I0，通过物质的厚度为d，射线能量的线衰减系数为μ，那么射线在透过物质以后的强度Id为：第4章湿度检测

又如在被测试件内，有一个厚度为x、吸收系数为μ′的某种缺陷，则射线通过后，强度衰减为

如果被测表面局部凸起，其高度为h时，则射线通过h部位后，其强度将衰减为：第4章湿度检测

若有缺陷的吸收系数小于被测试件本身的线吸收系数，则Ix>Id>Ih，于是，在被检测试件的另一面就形成一幅射线强度不均匀的分布图。通过一定方式将这种不均匀的射线强度进行照相或转变为电信号指示、记录或显示，就可以评定被检测试件的内部质量，达到无损检测的目的。

第4章湿度检测

Χ射线检测方法形状及其黑度的不均匀程度，就可以评定被检测试件中有无缺陷及缺陷的性质、形状、大小和位置。此法的优点是灵敏度高、直观可靠、重复性好，是Χ射线检测法中应用最广泛的一种常规方法。

Χ射线检测常用的方法是照相法，即利用射线感光材料(通常用射线胶片)，放在被透照试件的背面接受透过试件后的Χ射线。胶片曝光后经暗室处理，就会显示出物体的结构图像。根据胶片上影像的第4章湿度检测射线胶片：一般是双面感光乳剂层，感光乳剂层的厚度远大于普通胶片，这主要是为了能更多的吸收射线的能量。影像的特点：影像重叠、影像放大、影像畸形缺陷位置检测：在互相垂直的两个方向进行二次射线照相，从得到的两张底片可以直接测量缺陷的位置——二次射线照相法。第4章湿度检测x：工件中的缺陷位置；h：缺陷与工件表面的距离s1、s2：两次射线照相的射线源位置；W：两次射线照相射线源平移的距离；M：放在工件表面的铅制标记。xMS1S2WMxfhtx1x2M1M2第4章湿度检测照相法的灵敏度

灵敏度是指发现缺陷的能力，也是检测质量的标志。通常用两种方式表示：一是绝对灵敏度，是指在射线胶片上能发现被检测试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸；二是相对灵敏度，是指在射线胶片上能发现被检测试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸占试件厚度的百分数。若以d表示为被检测试件的材料厚度，x为缺陷尺寸，则其相对灵敏度为第4章湿度检测增感屏的设计由于X射线和γ射线波长短、硬度大，对胶片的感光效应差。为了增加胶片的感光速度，利用某些增感物质在射线作用下能激发出荧光或产生次级射线，从而加强对胶片的感光作用。在射线透视照相中，所用的增感物质称为增感屏。第4章湿度检测X射线机控制系统高压发生器射线发生器冷却系统高压发生器：提供x射线管的加速电压冷却系统：保证x射线能正常工作，使阳极靶温度不至于过热。第4章湿度检测X射线机的基本电路：x射线管调压器高压变压器灯丝变压器第4章湿度检测射线的安全防护

1.射线对人体的有害作用射线对人体作用能产生生物效应，对细胞有破坏作用，对人体新陈代谢的进行和各器官及系统的功能会产生多方面的影响，甚至造成局部坏死或人体的死亡。

2.屏蔽防护法屏蔽防护法是利用各种屏蔽物体吸收射线，以减少射线对人体的伤害，这是射线防护的主要方法。一般根据X射线、γ射线与屏蔽物的相互作用来选择防护材料，屏蔽X射线和γ射线以密度大的物质为好，如贫化铀、铅、铁、重混凝土、铅玻璃等都可以用作防护材料。第4章湿度检测

3.距离防护法距离防护在进行野外或流动性射线检测时是非常经济有效的方法。这是因为射线的剂量率与距离的平方成反比，增加距离可显著地降低射线的剂量率。

4.时间防护法时间防护是指让工作人员尽可能的减少接触射线的时间，以保证检测人员在任一天都不超过国家规定的最大允许剂量当量。人体接受的总剂量：D=Pt，其中，P为在人体上接受到的射线剂量率，t为接触射线的时间。由此可见，缩短与射线接触时间t亦可达到防护目的。第4章湿度检测

渗透探伤1941年荧光材料被应用到渗透探伤技术中，给渗透探伤技术带来了根本性转折。它可以有效检测材料表面的缺陷，不受材料特性限制，可以适应几乎所有的固体材料探伤。该法具有操作简单、成本低廉、不受材料性质的限制等优点，广泛应用于各种金属材料和非金属材料构件的表面开口缺陷的质量检验。第4章湿度检测液体与固体交界处有两种现象：第一种现象是液体之间的相互作用力大于液体分子与固体分子之间的作用力，称为固体不被液体润湿,如水银在玻璃板上收缩成水银珠那样。第二现象是液体各个分子之间的相互作用力小于液体分子与固体分子之间的相互作用力，被称为固体被液体润湿,就象水滴在洁净的玻璃板上,水滴会慢慢散开那样。渗透探伤的基本概念1.润湿作用第4章湿度检测管内的液面就会低于容器的液面。通常将这种润湿管壁的液体在细管中上升，而不润湿管壁的液体在细管中下降的现象称为毛细现象。

将一根很细的管子插入盛有液体的容器中，如果液体能润湿管子，那么液体会在管子内上升，使管内的液面高于容器的液面。如果液体不能润湿管子，毛细现象第4章湿度检测

液体渗透检测原理

液体渗透检测法的基本原理是依据物理学中液体对固体的润湿能力和毛细现象为基础的(包括渗透和上升现象)。首先将被探工件浸涂具有高度渗透能力的渗透液，由于液体的润湿作用和毛细现象，渗透液便渗入工件表面缺陷中。然后将工件缺陷以外的多余渗透液清洗干净，再涂一层吸附力很强的白色显像剂，将渗入裂缝中的渗透液吸出来，在白色涂层上便显示出缺陷的形状和位置的鲜明图案，从而达到了无损检测的目的。

第4章湿度检测渗透探伤的基本原理可将零件表面的开口缺陷看作是毛细管或毛细缝隙。由于所采用的渗透液都是能润湿零件的，因此渗透液在毛细作用下能渗入表面缺陷中去，使缺陷附近的表面有所不同。此时可以直接进行观察，而如果使用显像剂进行显像，灵敏度会大大提高。第4章湿度检测显像过程也是利用渗透的作用原理。显像剂是一种细微粉末，显像剂微粉之间可形成很多半径很小的毛细管，这种粉末又能被渗透液所润湿，所以当清洗完零件表面多余的渗透液后，给零件的表面敷散一层显像剂，根据上述的毛细现象，缺陷中的渗透液就容易被吸出，形成一个放大的缺陷显示。第4章湿度检测渗透探伤的常用方法1.着色渗透探伤法2.荧光渗透探伤法

3.水洗型渗透探伤法4.溶剂去除渗透探伤法5.干式显象渗透探伤法6.湿式显象渗透探伤法

这种探伤方法使用的渗透液主要是颜色深的着色物质，通常由红色染料及溶解着色剂的溶剂所组成。这种探伤方法是使用含有荧光物质的渗透剂，经清洗后保留在缺陷中的渗透液被显象剂吸附出来。用紫外光源照射，使荧光物质产生波长较长的可见光，在暗室中对照射后的工件表面进行观察，通过显现的荧光图象来判断缺陷的大小、位置及形态。

这种探伤方法以水为清洗剂，渗透剂以水为溶剂，或者在渗透剂中加有乳化剂，使非水溶性的渗透剂发生乳化作用而具有水溶性。

由于清洗使用的溶剂主要是各种有机物，它们具有较小的表面张力系数，对固体表面有很好的润湿作用，因此有很强的渗透能力。

这种探伤法主要用于荧光渗透剂，用经干燥后的细颗粒干粉可获得很薄的粉膜，对荧光显象有利，可提高探伤灵敏度。

湿式显象剂是在具有高挥发性的有机溶剂中加入起吸附作用的白色粉末配制而成，这些白色粉末并不溶解于有机溶剂中，而是呈悬浮状态，使用时必须摇晃均匀。为改善显象剂的性能，还要加入一些增加粘度的成分.常常采用吹风机进行热风烘吹以加快干燥。第4章湿度检测1）煤油白粉法渗透剂：煤油为渗透剂显像剂：石灰粉或白垩粉检验步骤如下:检验时，先将清洗干净的零件浸入煤油中或把煤油涂抹在零件待检表面上，依零件尺寸大小而定;15～30min后，煤油已充分掺入零件缺陷中，取出零件并擦干在零件待检表面上涂上一层白粉，干燥后适当敲击零件，使渗入缺陷中的煤油携缺陷中的锈、污等复渗于白粉上，现出黑色痕迹，将零件表面上缺陷的大小、部位或覆盖层脱壳情况显示出来。简便、实用、经济，但不精确，粗检。第4章湿度检测2)着色探伤渗透液：红色颜料、溶剂和渗透剂等成分。显像剂：氧化锌、氧化镁或二氧化铁等白色粉末和有机溶剂组成。过程:检验时，先用清洗剂清洁零件待检表面，然后喷涂一层红色渗透剂并保持一定渗透时间，清洗表面(去除渗透剂),再喷涂一层白色显像剂，凉干后在白色衬底上显示出红色缺陷痕迹。渗透剂渗透时间对检验效果影响很大。时间短，小缺陷难以发现，大缺陷显示不完全;时间长，难以清洗，且检验效率低。第4章湿度检测3)荧光探伤荧光探伤：是借助残留在零件缺陷内的荧光渗透液在紫外线照射下发出的荧光显示缺陷。荧光渗透液：荧光物质、溶剂和渗透剂组成。荧光物质是在紫外线照射下能够通过分子跃迁产生荧光的物质。通常采用在紫外线照射下发出黄绿色荧光的渗透液，这种颜色在暗处衬度高，人的视觉对其最敏锐。显像剂：白色氧化镁粉.第4章湿度检测渗透探伤操作的基本过程渗透检测一般分为六个基本步骤：探伤前处理、渗透处理、乳化处理、清洗处理、干燥处理、显象处理、显象观察和探伤后处理。第4章湿度检测前处理为得到良好的检测效果，首要条件是使渗透液充分浸入缺陷内。预先消除可能阻碍渗透、影响缺陷显示的各种原因的操作称为前处理。它是影响缺陷检出灵敏度的重要基本操作。轻度的污物及油脂附着等可用溶剂洗净液清除。如果涂料、氧化皮等全部覆盖了检测部位的表面，则渗透液将不能渗入缺陷。材料或工件表面洗净后必须进行干燥，除去缺陷内残存的洗净液和水等，否则将阻碍渗透或者使渗透液劣化。

第4章湿度检测渗透渗透就是使渗透液吸入缺陷内部的操作。为达到充分渗透，必须在渗透过程中一直使渗透液充分覆盖受检表面。实际工作中，应根据零件的数量、大小、形状以及渗透液的种类来选择具体的覆盖方法。对于有些零件在渗透的同时可以加载荷，使细小的裂缝张开，有利于渗透剂的渗入，以便检测到细微的裂纹。

第4章湿度检测

（1）

浸渍法

浸渍法是将工件直接浸没在调配好的渗透液槽中，渗透效果好，省时省工，对小型批量的零件适用。（2）

刷涂法

刷涂法是用软毛刷把渗透液刷涂在被检验部位，适宜于大型工件的局部检验，特别是检验焊缝，工具简单，操作简易，耗用渗透液很少，不易造成浪费，故成本低廉。

（3）喷涂法

喷涂法是用气泵将渗透液雾化成微小的液体颗粒后，通过喷雾器喷洒在工件被检部位上。喷涂法应在敞开的环境或通风良好的场所中采用，特别是在容器内部操作时应更加注意。渗透处理第4章湿度检测渗透时间的确定

渗透所需时间依渗透种类﹑被检工件的材质﹑缺陷本身的性质以及被检工件和渗透液的温度而定。1、渗透性能较差，需要的渗透时间就长一些。2、焊接工件的表面缺陷多为微小裂纹及微露的近表层气孔，对于这些缺陷，需要较长的渗透时间(一般渗透时间为5～20min)。3、高的渗透液温度所需渗透时间短。（适宜的渗透温度为15～50℃。）4、工件温度高，需要的渗透时间短。第4章湿度检测清洗处理在涂覆渗透剂并保持适当的时间后，从零件表面去除多余的渗透剂。为了去除附着在被检工件表面的多余渗透剂，在处理过程中，既要防止处理不足而造成对缺陷识别的困难，同时也要防止处理过度而使渗入缺陷中的渗透剂也被洗去，用荧光渗透剂时，可在紫外线照射下边观察处理程度，边进行操作。第4章湿度检测干燥处理干燥的目的是去除零件表面的水分。干燥的温度不能太高，以防止将缺陷中的渗透剂也同进烘干，致使在显像时渗透剂不能被吸附到零件表面上来。干燥的温度不能太高，以防止将缺陷中的渗透剂也同时烘干，致使在显像时渗透剂不能被吸附到零件表面上，并且应尽量缩短干燥时间。在干燥过程中，如果操作者手上有油污，或零件筐和吊具上有残存的渗透剂等，会对零件表面造成污染而产生虚假的缺陷显示。凡此种种情况实际操作过程中都应予以避免。自然干燥和人工干燥两种方式

第4章湿度检测显象处理此后就可以进行显像了。显像就是利用显像剂将零件表面缺陷内的渗透剂吸附至零件表面，形成清晰可见的缺陷图像。零件表面涂敷的显像剂要施加均匀，而且要一次涂覆完毕，不允许在一个部件反复涂覆。第4章湿度检测显象观察通过对缺陷图像进行观察分析，就可以了解工件表面的缺陷。在着色检验时，显像后的零件可在自然光或白光下观察，不需要特别的观察装置。在荧光检验时，则应将显像后的零件放在暗室内，在紫外线的照射下进行观察。对于某些虚假显示，可用干净的布或棉球沾少许酒精擦拭显示部位；擦拭后显示部位仍能显示的为真实缺陷显示，不能再现的为虚假显示。检验时可根据缺陷中渗出渗透剂的多少来粗略估计缺陷的深度。观察完成后，及时将零件表面的残留渗透剂和显像剂清洗干净，以防止材料受到侵蚀。第4章湿度检测探伤后处理如果残留在工件上的显象剂或渗透剂影响以后的加工﹑使用，或要求重新检验时，应将表面冲洗干净。对于水溶性的探伤剂用水冲洗，或用有机溶剂擦拭。这一过程无特别要求，但是渗透探伤全过程的一部分。第4章湿度检测渗透探伤的缺陷判别渗透探伤最重要的部分就是缺陷性质的判断，经过对缺陷观察、分析，对照国家或者行业标准，最后形成探伤报告。焊接缺陷显示痕迹：线状显示和圆状显示。线状显示痕迹：长度大于等于三倍宽度的显示迹痕。包括:比较整齐的连续直线、同一直线的延长线上断续显现、参差不齐的、略为曲折的线段长宽比不大的不规则迹痕。反应的焊接缺陷：裂纹未熔合分层条状夹渣长度小于三倍宽度的迹痕，可能呈圆形、扁圆形或不规则形状

。反应焊接缺陷：表面气孔弧坑缩孔点状夹渣

第4章湿度检测渗透探伤焊接缺陷的判别根部未焊透连续或断续的直线段裂纹宽度不大的不规则的线段条状夹渣长宽比相对说来不大的不规则迹痕表面气孔圆形显示检验焊缝时，判断缺陷类型一般规律。第4章湿度检测渗透探伤的探伤剂第4章湿度检测渗透剂这是对渗透剂的最基本要求。如苯、煤油、甲笨、乙醇、松节油、乙酸乙酯等。

渗透探伤的显象作用是依靠呈现颜色的染料和能发荧光的物质,这些物质应能充分溶解于溶剂中。表面总会残留多余的渗透剂,必须在清洗处理中很容易清洗掉,否则残留的渗透剂在显象后判读伪缺陷困难。

渗透剂中的溶剂多为低沸点有机溶剂，易于挥发，降低了探伤灵敏度，因此在渗透剂成分调配中应适度考虑一些沸点相对较高的组成。第4章湿度检测乳化剂定义：油性物质是不能溶解于水的，当加入乳化剂后，使油能变成极微小的颗粒而均匀地分布在水中，形成了“水包油”的匀质状态，即使在静止状态下，油也不会聚在一起而造成油水分层的情况，这一现象称为乳化现象，而具有这一现象的物质称为乳化剂。在渗透剂中加有乳化剂，使非水溶性的渗透剂发生乳化作用而具有水溶性。第4章湿度检测显象剂定义：显象剂中的白色粉末的颗粒应细小，作为白色粉末的载体应易于挥发，载体通常是各种低沸点的有机溶剂，如乙醇﹑丙酮﹑苯等。

第4章湿度检测红外无损检测技术红外线的产生：一切温度高于绝对零度的有生命和无生命的物体时时刻刻都在不停地辐射红外线。红外无损检测：利用红外辐射原理对材料表面进行检测。如果被测材料内部存在缺陷，将会导致材料的热传导性发生改变，进而反应在材料表面温度的差别。温度场随时间变化的信息中包含了样品缺陷的信息，利用显示器将其显示出来，便可推断材料内部的缺陷。第4章湿度检测红外无损检测的方法有源红外检测法：利用外部热源做激励源向被测材料注入热量，利用红外热像仪拍摄不同时刻的温度场信息，根据图像的时间序列分析技术来判断缺陷的存在与否的方法。无源红外检测法：无任何外加热源的情况下，利用工件本身热辐射的一种方法。第4章湿度检测无损检测在材料成型中的应用——红外成像在钢渣测量中的应用国内检测手段：工人通过肉眼观察的方法，通过钢水的颜色来区分钢和钢渣。缺陷：①具有很大的主观性；

②出钢时的浓烟、强光影响工人的判断，降低钢水的洁净度，降低了出钢的质量；③在出钢尾期，根据经验提前停止出钢，导致大量钢水残留，收得率低。④长期用肉眼观察钢流出情况不利于工人的劳动保护。第4章湿度检测红外热成像检测就是以红外辐射的原理为基础，运用红外辐射测量分析方法和技术对物体进行检测。当一个物体本身具有不同于周围环境的温度时，就会在物体内部产生热量的流动。热流在物体内部扩散和传递的过程中，由于材料的热物理性质不同，会在物体表面形成相应的“热区”和“冷区”，从而在物体表面形成不同的温度分布，通过红外成像装置以热图像的方式呈现出来，俗称“热像”。这就是红外检测的基本原理。第4章湿度检测钢渣检测流程图：第4章湿度检测系统部件的布局：第4章湿度检测①红外摄像机红外摄像机是系统的眼睛，它装在距转炉数米之外被保护而又容易接近的位置。精确调整摄像仪位置加上通过摄像仪镜头调节距离，能保证出钢整个过程得到最佳质量的图像。由于现场工作环境恶劣，摄像仪需要有水冷外壳保护其免受高温，并且需要防止振动、灰尘和钢水飞溅的影响。②评估装置评估装置是系统的心脏，即进行算法评估判断的计算机，可以放在监控室内。一台工业计算机连续评估并储存由摄像仪传送来的视频。专门的图像处理算法保证能可靠地检测出钢渣并发出警报。第4章湿度检测③显像单元操作人员通过显像屏幕监视出钢操作，显像单元与评估装置直接相连，组成一个完整的监测系统。④现场控制台在监控室还需要一个控制台根据评估装置和显像单元来进行操作，控制转炉，停止出钢。第4章湿度检测第4章湿度检测

钢渣为红色，钢水和其它背景颜色保持不变倾动炉口出钢开始后，开始出现钢流，没有红色出现，完全无钢渣。出钢3分钟左右，可见明显的烟气，灰尘等，现场视觉条件极差。出钢时间5分35秒时，钢流中逐渐出现红色，钢渣比例增加。由此估计出钢钢流中的钢渣逐渐增加。出钢时间5分43秒时，钢流颜色几乎完全变成红色，由此估计出钢钢流完全变成钢渣。钢渣指数快速超过界限值，同时警报灯变成红色，发出警报。出钢时间5分45秒时，操作提炉，停止出钢。我们可以发现，整个出钢时间大概持续6分钟左右，从钢渣出现到完全变成钢渣不超过15秒的时间，这对于操作工自己人工判断具有很大的难度，使用基于红外辐射的钢渣检测系统可以帮助操作工进行判断，从而将钢渣量减到最少。系统具有较好的稳定性、准确性和可行性。第4章湿度检测钢渣为红色，钢水和其它背景颜色保持不变第4章湿度检测第4章湿度检测第4章湿度检测电磁超声检测——应用于导电介质当金属表面有一通以交变电流的线圈时，此线圈将产生一交变磁场，金属表面相当于一个整体导电回路，因此金属表面将感应出电流，即涡流。金属表面涡流的大小取决于金属表面线圈中电流产生的磁场变化，涡流变化的频率同线圈中电流变化的频率相一致。涡流在金属导体内的分布是不均匀的：第4章湿度检测电磁超声检测系统主要有三个部分组成：高频线圈，外加磁场，试件本身。电磁超声激励系统

产生电磁超声的有两种效应，洛仑兹力效应和磁致伸缩力效应。向高频线圈通一个强大脉冲电流，这样的脉冲电流会在试件内部感应出来一个涡流，涡流在洛仑兹力的作用下就会激励出电磁超声。另外脉冲电流产生的脉冲磁场和外加磁场的作用会产生磁致伸缩作用，磁致伸缩效应一样会产生电磁超声。第4章湿度检测

电磁超声接收和激励互为逆过程，洛仑兹力效应的激励的换能器接收应用的是电磁感应效应；磁致伸缩效应激励的的换能器接收应用的是磁致伸缩的逆效应。电磁超声的工业应用很多：可以应用于测厚，探伤，材料晶格结构检测，材料应力检测等。高频线圈置于外加静磁场中，向线圈通以高频脉冲激励，高频脉冲会在试件内感应出一个涡流场。涡流在外加静磁场作用下就会受到洛仑兹力从而产生超声波。这样产生的超声波在试件内传播遇到边界或者就会反弹形成回波，通过检测回波的信息就可以知道试件的信息。电磁超声的检测使用的是和激励互逆的作用效应，通过线圈就可以检测到回波。电磁超声测厚原理第4章湿度检测电磁超声和常规超声对比

换能器电路特性不同：常规超声换能器主要元件是压电晶片，其激励性质可以等效为电容，而电磁超声换能器主要元件是线圈等效为电感。由此也可知常规超声激励电路是电压输出型，而电磁超声是电流输出型。回波的信号特征不同：回波信号的电压能量大小相差很大：常规超声电压范围Vpp＝12V左右，而电磁超声其出来的电压范围Vpp为mV级甚至更低。回波信号信号的阻抗不一样：常规超声属于电压放大型，其输入阻抗很高，而电磁超声放大属于电流放大，其输入阻抗很小。第4章湿度检测电磁超声的特点相对于常规超声电磁超声具有以下特点：非接触检测，不需要耦合剂，可透过包覆层等。适合高温检测。第4章湿度检测激光超声检测激光超声检测技术——用强度调制的激光束射入闭合的介质空间时可产生超声波，即利用激光脉冲来激发超声波进行材料的无损检测。激光超声技术以其优异特性而得到迅速发展并被关注。第4章湿度检测激光超声的特点(1)激光激发超声是光直接照射样品产生，光与样品之间无需耦合剂，非接触式测量。可以消除因耦合剂引起的附加影响。(2)激光源和激光接收系统可放在远离样品的地方。它具有远距离遥控激发和接收的特点，能在酸、碱、高温高压和辐射等恶劣环境下进行检测。(3)可以在金属、绝缘体、陶瓷、有机材料等非压电体中直接激发超声，不需要借助压电换能器。(4)由于激光脉宽可达纳秒、皮秒甚至飞秒，因而所激发的超声也非常窄，即频带很宽。这样就具备了很高的时间和空间分辨率。(5)激光声源灵活多样，可大可小，容易实现点、线、环以及栅状源。第4章湿度检测激光超声的产生

通常的超声产生技术是用压电换能器在固体中产生超声，它是利用压电晶片将电能转换成声能，再由耦合剂传输到固体试样。与之不同的是，激光超声的产生是由固体媒质直接与脉冲激光相作用，由吸收的光能而转变成声能。激光超声源是直接在媒质体内，因此，激光超声的产生，不仅与激光束的时间、空间特性有关，而且还与材料本身的光学、热学及力学特性有关。第4章湿度检测激光超声生成机理的研究辐射压力激励：指电磁波作用于样品表面产生的压力,转换效率非常低。热弹性激励：指当激光脉冲投射到样品表面上时,部分激光能量被材料吸收引起局部温度升高,由材料热膨胀带动和单位面积动量变化引起压力变化产生表面运动。烧蚀激励：是指当功率密度超过某一阈值时,表面温度非常高,部分样品被蒸发甚至形成等离子体,它们以很高的速度离开样品表面,同时对表面有一个反作用压力,产生超声波。由效率分析可知,第一种机理效率太低,可以忽略不计。烧蚀机理虽然效率最高,但由于其每次约对表面产生0.3mm的损伤,所以只能用于某些场合。热弹机理由于对表面无损伤,

所以现在用得最多。第4章湿度检测激光超声的检测激光超声常用的检测(或接收)方法有接触式和非接触式两大类。接触式的是采用压电换能器如:用压电陶瓷一PZT，压电晶体——石英，等制成。换能器必须直接紧贴在样品上才能进行检测，而且要用耦合剂耦合。由于接触测量，对被测对象有较大影响。早期的探测主要是由这种检测器完成的。非接触式方法有光学法和电学法。电学法包括用电容(电荷)、电磁声和空气换能器等，这类换能器虽不和试样接触，但必须放的很接近于试样表面。光学法是真正意义上的非接触、宽带检测技术。它又分干涉法和非干涉法两类。非干涉仪法是利用超声到达样品表面或沿样品表面传播时，样品表面的形状或反射率的改变，导致反射光的位置或强度变化来实现。干涉法测量是基于声表面波在表面传播或到达表面时声波的位移引起光束的相位或频率调制来实现。第4章湿度检测

激光超声检测装置——接触式脉冲激光束发出超声波，分束镜将一部分光送入光电管，其产生的电信号可作为示波器的扫描触发信号,以捕捉PVDF膜检测到的超声脉冲,示波器记录下的信号还可输入到计算机进行数据处理。第4章湿度检测复合材料的常用无损检测方法

复合材料，是以一种材料为基体，另一种材料为增强体组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维金属丝和硬质细粒等。

第4章湿度检测声振检测法

1．声振检测的原理及方法一个物体振动状态的不同，表现为发出的声音不同，在物理上这是由于它们振动的幅度、频率、持续时间以及单一振动或复合振动等的不同。这些物理量与振动物体的材料、结构等密切相关。作为一个振动系统，在单一频率情况下，机械振动的基本方程为：

式中：F为机械振动的驱动力；u为质点的振动速度；Z为等效机械阻抗，表示为第4章湿度检测

声振检测法就是用电声换能器激发样品振动，而反映样品振动特性的等效阻抗，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之变化。从而确定被检工件的特性。换能器特性的测量方法有：振幅法、频率法和相位法等。

第4章湿度检测声振检测的应用——蜂窝结构检测蜂窝结构具有较高的比强度，在导弹、火箭和卫星上得到了广泛的应用，如火箭和卫星的玻璃钢蜂窝整流罩、铝蜂窝仪、艚舱等。由于蜂窝结构件成型工艺复杂，脱粘缺