【word】 渦流探傷儀校準(zhǔn)方法探討

1、渦流探傷儀校準(zhǔn)方法探討t技術(shù)交流echnicalexchange渦流探傷儀校準(zhǔn)方法探討王雄飛范冬娟王琴(杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院,浙江杭州310019)摘要:渦流探傷儀的準(zhǔn)確性在冶金,機(jī)械領(lǐng)域中的金屬管,棒,線,絲材質(zhì)量評(píng)價(jià)占據(jù)著十分重要的地位,建立一套完善的校準(zhǔn)方法,定期開展對(duì)渦流探傷儀進(jìn)行校準(zhǔn)是各種金屬管,棒,線,絲材的在線,離線探傷檢測(cè)工作的當(dāng)務(wù)之急.文章對(duì)各種渦流探傷儀進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試和論證,初步建立了一套可靠的校準(zhǔn)方法,對(duì)冶金,機(jī)械領(lǐng)域及法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)開展渦流探傷儀的校準(zhǔn)工作有一定的指導(dǎo)意義.關(guān)鍵詞:渦流探傷儀;計(jì)量特性;校準(zhǔn)方法;激勵(lì)源中圖分類號(hào):tg115文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a文章編號(hào)

2、:10092374(2011)160087一o3渦流探傷儀是利用導(dǎo)電材料在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦流的性質(zhì),檢測(cè)導(dǎo)電材料疊加磁場(chǎng)的變化信號(hào)以表征材料缺陷的一種設(shè)備.渦流探傷儀主要應(yīng)用于冶金,機(jī)械等領(lǐng)域的有色及黑色金屬管道(如銅管,鈦管,不銹鋼管,鍋爐四管等)的在役和役前檢測(cè),以及各種金屬管,棒,線,絲材等導(dǎo)電材料的在線,離線探傷檢測(cè).在冶金,機(jī)械領(lǐng)域中的金屬管,棒,線,絲材等導(dǎo)電材料質(zhì)量評(píng)價(jià)占據(jù)著十分重要的地位,渦流探傷儀的技術(shù)性能的優(yōu)劣將直接影響金屬管,棒等產(chǎn)品質(zhì)量.目前國(guó)家尚無(wú)相應(yīng)的計(jì)量技術(shù)檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范,開展對(duì)渦流探傷儀校準(zhǔn)方法的研究,以期達(dá)到正確評(píng)價(jià)渦流探傷儀性能的技術(shù)方法,指導(dǎo)計(jì)量檢測(cè)技

3、術(shù)機(jī)構(gòu)開展計(jì)量校準(zhǔn)活動(dòng),將有效地解決冶金,機(jī)械部門渦流探傷儀量值溯源與傳遞問(wèn)題.一,渦流探傷儀的工作原理渦流探傷儀一般由振蕩器,相敏檢波器,放大器,移相器,顯示器和電源等部分組成,其工作原理是:將正弦波電流激勵(lì)探測(cè)器線圈,當(dāng)探測(cè)器接近金屬表面時(shí),線圈周圍的交變磁場(chǎng)在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流.探測(cè)器在金屬表面移動(dòng),遇到缺陷或材質(zhì),尺寸等變化時(shí),使得渦流磁場(chǎng)對(duì)線圈的反作用不同,引起線圈阻抗變化,通過(guò)渦流探傷儀測(cè)量出這種變化量就能鑒別金屬表面有無(wú)缺陷或其它物理性質(zhì)變化,從而解決金屬材料探傷,測(cè)厚,分選等問(wèn)題,完成整個(gè)金屬材料渦流探傷測(cè)量過(guò)程.二,渦流探傷儀的計(jì)量特性(一)渦流探傷儀的常用名詞1.渦流.由

4、于外磁在時(shí)間或空間上的變化而在導(dǎo)體表面及近表面產(chǎn)生的感應(yīng)電流.2.渦流檢測(cè).外用在試件中的渦流,分析試件質(zhì)量信息的無(wú)損檢測(cè)方法.3.激勵(lì)頻率.提供給檢測(cè)線圈中激勵(lì)線圈的交流電基波頻率.4.檢測(cè)能力.評(píng)價(jià)渦流探傷儀對(duì)缺陷的探傷能力.5.分辨力.能區(qū)分開兩個(gè)相鄰缺陷的最小距離.6.噪聲.渦流檢測(cè)中的一種不相關(guān)的信號(hào),可能由試件的不均勻性產(chǎn)生,會(huì)干擾缺陷信號(hào)的正常接收與處理.(二)渦流探傷儀的主要計(jì)量特性結(jié)合冶金,機(jī)械行業(yè)的要求及渦流探傷儀的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù),渦流探傷儀的主要計(jì)量特性有以下幾項(xiàng):1.激勵(lì)源輸出頻率示值誤差:激勵(lì)源輸出頻率示值誤差不大于10%.2.激勵(lì)源輸出頻率穩(wěn)定性:激勵(lì)源輸出頻率穩(wěn)定性

5、不大于0.1%.3.激勵(lì)源輸出電壓穩(wěn)定性:激勵(lì)源輸出電壓穩(wěn)定性不大于1.0%.4.檢測(cè)能力:檢測(cè)能力不小于6db.5.分辨力:分辨力不小于4.0mm.6.周向靈敏度差:周向靈敏度差不大于4db.2011o6o中闖高新技書企業(yè)877.信噪比:信噪比不小于3.8.線性偏差:線性偏差不大于5.0%.三,校準(zhǔn)條件1.環(huán)境溫度:15”c30c;相對(duì)濕度:70%.2.周圍無(wú)外磁場(chǎng)干擾.四,測(cè)量設(shè)備及其他設(shè)備1.示波器:示值誤差不大于5.0%,頻率范圍:(020)mhz.2.高頻毫伏表:示值誤差不大于4.o%,頻率范圍:10khz10mhz,電壓范圍:lmv10v.3.數(shù)字頻率計(jì):示值誤差不大于0.01%,

6、頻率范圍:10hz10mhz.4.負(fù)載電阻(r):制造廠額定的無(wú)感電阻,其溫度漂移小于5pprn/c.也可使用標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器.5.標(biāo)準(zhǔn)試件:鋼試件:人工缺陷示值誤差不大于0.15mm.銅試件:人工缺陷示值誤差不大于0.07mm.五,校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法(一)外觀及工作正常性檢查渦流探傷儀(以下簡(jiǎn)稱探傷儀)外觀有無(wú)影響計(jì)量特性的傷痕和裂紋等缺陷,控制和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是否靈活可靠,顯示器,面板,標(biāo)度是否清晰,有無(wú)破損痕跡.(二)激勵(lì)源輸出頻率示值誤差校準(zhǔn)1.激勵(lì)源輸出頻率示值誤差校準(zhǔn)按圖l連接,校準(zhǔn)時(shí)取探傷儀輸出頻率范圍內(nèi)取高,中,低三個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量.由圖12.開機(jī)預(yù)熱后(按使用說(shuō)明書要求進(jìn)行預(yù)熱,以下各點(diǎn)

7、校準(zhǔn)均按此要求進(jìn)行),由數(shù)字頻率計(jì)讀出輸頻率fi,按公式(1)進(jìn)行計(jì)算激勵(lì)源輸出頻率示值誤差:af=(一z)/f100%(1)式中:f探傷儀激勵(lì)源輸出頻率示值誤差,%.f實(shí)測(cè)探傷儀的高,中,低各點(diǎn)激勵(lì)源頻率,khz.f.探傷儀的高,中,低各點(diǎn)激勵(lì)源標(biāo)稱頻率,khz.88o中闖高新拄術(shù)企業(yè)2011.06i高,中,低各點(diǎn)激勵(lì)源頻率,取1,2,3/#別表示高,中,低三點(diǎn)激勵(lì)源頻率.(三)激勵(lì)源輸出頻率穩(wěn)定性校準(zhǔn)1.激勵(lì)源輸出頻率穩(wěn)定性校準(zhǔn)按圖1連接.校準(zhǔn)時(shí)取探傷儀輸出頻率范圍內(nèi)的中間頻率點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量.2.由數(shù)字頻率計(jì)每隔10min1量一次輸出頻率,共測(cè)量1o次,取其最大值與最小值按公式(2)進(jìn)行計(jì)算激

8、勵(lì)源輸出頻率穩(wěn)定性.一,刪)/x100%(2)式中:f激勵(lì)源輸出頻率穩(wěn)定性,%.fl0次測(cè)量中最大輸出頻率值,khz.f10次測(cè)量中最小輸出頻率值,khz.f廠輸出頻率的標(biāo)稱值,khz.(四)激勵(lì)源輸出電壓穩(wěn)定性校準(zhǔn)1.激勵(lì)源輸出電壓穩(wěn)定性校準(zhǔn)按圖2連接.圖22.由超高頻毫伏表每隔l0min測(cè)量一次輸出電壓,共測(cè)量10次,取其最大值與最小值按公式(3)進(jìn)行計(jì)算激勵(lì)源輸出電壓穩(wěn)定性.=(【廠一一in)/【,.x100%(3)式中:au激勵(lì)源輸出電壓穩(wěn)定性,%.umax10次測(cè)量中最大輸出電壓,v.uminlo次測(cè)量中最小輸出電壓,v.u輸出電壓標(biāo)稱值,v.(五)檢測(cè)能力的校準(zhǔn)1.將標(biāo)準(zhǔn)試件同心均

9、勻穿過(guò)探測(cè)器中心,同時(shí)讓標(biāo)準(zhǔn)試件的人工缺陷由小到大依次通過(guò).調(diào)節(jié)增益使顯示值為滿度的50%的最小人工缺陷此時(shí)的增益值為c.2.按上款要求操作,調(diào)節(jié)增益信噪聲為滿度的35%(有平衡功能的探傷儀為10%),此時(shí)的增益值為c,檢測(cè)能力按公式(4)進(jìn)行計(jì)算.d=c2一cl式中:d檢測(cè)能力,db.c缺陷增益值,db.c.噪聲增益值,db.(六)分辨力校準(zhǔn)(4)將標(biāo)準(zhǔn)試件同心均勻穿過(guò)探測(cè)器中心調(diào)節(jié)增益為滿度的35%時(shí),能明顯觀察到或?qū)θ斯と毕菪盘?hào),則最小的兩個(gè)人工缺陷之間的距離則表示分辨力.(七)周向靈敏度差校準(zhǔn)1.按(五)第一款要求操作,將標(biāo)準(zhǔn)試件同心均勻穿過(guò)探測(cè)器中心,調(diào)節(jié)增益使試件上沿圓周分布為12

10、0.的三個(gè)人工缺陷信號(hào)占顯示器上滿度的50%,此時(shí)的增益值為g.2.按(五)第一款要求操作,調(diào)節(jié)增益以ldb的差值量衰減增益,直到三個(gè)人工缺陷信號(hào)全部低于顯示器上滿度的50%.此時(shí)增益值為g1.則周向靈敏度差按公式(5)進(jìn)行計(jì)算.=igl-gj(5)式中:周向靈敏度差,db.g1人工缺陷最小值,db.g人工噪聲最小值,db.(八)信噪比校準(zhǔn)將探測(cè)器放置在標(biāo)準(zhǔn)試件上無(wú)人工缺陷的部位,使探測(cè)器軸線與試件表面垂直.探測(cè)器中心距試件邊緣和人工缺陷距離不小于10mm.設(shè)置探傷儀的頻率,相位,顯示器x,y軸為0,然后將探測(cè)器勻速掃過(guò)0.5mm深的人工缺陷,并調(diào)節(jié)增益,使之人工缺陷信號(hào)滿度為100%.將探測(cè)

11、器移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)試件0.2mm深的人工缺陷處,讀出顯示器的變化量(i=1,2,3);再將探測(cè)器移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)試件無(wú)缺陷處移動(dòng),讀出顯示器的變化量(i=l,2,3);分別測(cè)量3次,取平均值s,n,則信噪比按公式(6)進(jìn)行計(jì)算.r:s/n(6)式中:r信噪比.s信號(hào)值,%.n噪聲值,%.(九)線性偏差校準(zhǔn)將標(biāo)準(zhǔn)試件同心均勻穿過(guò)探測(cè)器中心,調(diào)節(jié)增益使單孔人工缺陷信號(hào)為顯示值的100%,以4db量衰減增益(其增益的理論值分別為63.1%,39.8%,25.1%,15.8%,10.o%),每衰減增益測(cè)量3次,取其平均值按lir,按公式(7)計(jì)算線性偏差值.al=llf(7)式中:l線性偏差值,%.l各衰減增益平均值,%.l;各增益的理論值,%.i增益理論值,取1,2,3,4,5,6分別表示100%,63.1%,39.8%,25.1%,15.8%,10.0%增益的理論值.六,結(jié)語(yǔ)渦流探傷儀檢測(cè)方法科學(xué)合理,各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果基本符合儀器的設(shè)計(jì)性能及計(jì)量性能要求.校準(zhǔn)間隔建議為1年,首次使用前和修理后應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn),以確保渦流探傷儀檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠.本渦流探傷儀的校準(zhǔn)方法或有不