無損檢測新技術學習教案

1、無損檢測無損檢測(jin c)新技術新技術第一頁，共22頁。(2) (2) 激光全息檢測激光全息檢測(jin (jin c)c)的特點的特點檢測靈敏度高檢測靈敏度高基于基于(jy)(jy)干涉計量技術，其干涉計干涉計量技術，其干涉計量的精度與波長同數(shù)量級。量的精度與波長同數(shù)量級。一次檢測面積大一次檢測面積大-激光相干長度大，只要激光能夠充分激光相干長度大，只要激光能夠充分照射到的物體表面，都能一次檢驗完畢。照射到的物體表面，都能一次檢驗完畢。對被檢對象沒有特殊要求，可以對任何材料、任意粗糙對被檢對象沒有特殊要求，可以對任何材料、任意粗糙的表面進行檢測。的表面進行檢測。便于對缺陷進行定量分析便于

2、對缺陷進行定量分析-可借助于干涉條紋的數(shù)量和可借助于干涉條紋的數(shù)量和分布狀況來確定缺陷的大小、部位和深度，。分布狀況來確定缺陷的大小、部位和深度，。第1頁/共22頁第二頁，共22頁。高音喇叭(oynlb)車門(chmn)光碟第2頁/共22頁第三頁，共22頁。激光激光(jgung)(jgung)全息照相檢測的全息照相檢測的光路圖光路圖蜂窩結構板脫粘區(qū)的全蜂窩結構板脫粘區(qū)的全息再現(xiàn)息再現(xiàn)(zixin)(zixin)干涉干涉條紋條紋激光全息檢測實際上就是將不同受載情況下的物體表面狀態(tài)用激光全息照激光全息檢測實際上就是將不同受載情況下的物體表面狀態(tài)用激光全息照相方法記錄下來，進行比較和分析，從而評價被

3、檢物體的質量。相方法記錄下來，進行比較和分析，從而評價被檢物體的質量。第3頁/共22頁第四頁，共22頁。2 2 激光全息檢測方法激光全息檢測方法(1)(1)物體表面微差位移的觀察方法物體表面微差位移的觀察方法激光全息照相用于產(chǎn)品的無損檢測，采用的是全息干涉激光全息照相用于產(chǎn)品的無損檢測，采用的是全息干涉計量術，它是激光全息照相與干涉計量技術的綜合。計量術，它是激光全息照相與干涉計量技術的綜合。該技術的依據(jù)是物體內部的缺陷在外力作用下，使它所該技術的依據(jù)是物體內部的缺陷在外力作用下，使它所對應的物體表間產(chǎn)生對應的物體表間產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)與其周圍不相同的微差與其周圍不相同的

4、微差位移。然后，用激光全息照相的方法進行比較，從而檢位移。然后，用激光全息照相的方法進行比較，從而檢測物體內部的缺陷。測物體內部的缺陷。實時實時(sh (sh sh)sh)法法兩次曝光法兩次曝光法時間平均法時間平均法觀察物體表面微差位移的方法觀察物體表面微差位移的方法: :第4頁/共22頁第五頁，共22頁。 2 2 激光全息檢測的加載方法激光全息檢測的加載方法用激光全息照相用激光全息照相(qunxzhoxing)(qunxzhoxing)來檢測物體內部缺陷的實質是比來檢測物體內部缺陷的實質是比較物體在不同受載情況下的表面光波、因此需要對物體施加載荷。常用較物體在不同受載情況下的表面光波、因此需

5、要對物體施加載荷。常用的加載方式有以下幾種。的加載方式有以下幾種。內部充氣內部充氣(chn(chn q) q)法法表面真空法表面真空法熱加載法熱加載法第5頁/共22頁第六頁，共22頁。3 3 激光全息檢測的應用激光全息檢測的應用蜂窩結構檢測蜂窩結構檢測復合材料復合材料(f h ci (f h ci lio)lio)檢測檢測膠接結構檢測膠接結構檢測藥柱質量檢測藥柱質量檢測印制電路板焊點檢測印制電路板焊點檢測壓力容器檢測壓力容器檢測第6頁/共22頁第七頁，共22頁。聲振檢測是激勵聲振檢測是激勵(jl)(jl)被測件產(chǎn)生機械振動，通過測量被測被測件產(chǎn)生機械振動，通過測量被測件振動的特征來判定其質量的

6、一種無損檢測技術。件振動的特征來判定其質量的一種無損檢測技術。1 1 檢測檢測(jin c)(jin c)原理及原理及方法方法RjXRCjiMjZZuF 聲振檢測法就是用聲換能器激發(fā)樣品聲振檢測法就是用聲換能器激發(fā)樣品(yngpn)(yngpn)振動，而反映振動，而反映樣品樣品(yngpn)(yngpn)振動特性的力阻抗反作用于換能器，構成換能振動特性的力阻抗反作用于換能器，構成換能器的負載。當負載有變化時，換能器的某些特性也隨著變化。器的負載。當負載有變化時，換能器的某些特性也隨著變化。換能器不同特性的測量有振幅法、頻率法和相位法等。換能器不同特性的測量有振幅法、頻率法和相位法等。機械振動的

7、基本方程：機械振動的基本方程：第7頁/共22頁第八頁，共22頁。(1) (1) 頻率頻率(pnl)(pnl)檢測法檢測法振動振動(zhndng)響應響應的頻譜的頻譜第8頁/共22頁第九頁，共22頁。(2) (2) 局部局部(jb)(jb)激振法激振法振動振動(zhndng)(zhndng)熱圖法：適用于熱擴散率低的工件。熱圖法：適用于熱擴散率低的工件。振幅測量法：適用于蜂窩壁板中蒙皮與芯脫粘的檢測。振幅測量法：適用于蜂窩壁板中蒙皮與芯脫粘的檢測。局部激振法是對被被測結構的一點局部激振法是對被被測結構的一點(y din)(y din)或多點施加激或多點施加激勵，使其發(fā)生振動，并對所有欲測的各點測

8、量其結構的局部性勵，使其發(fā)生振動，并對所有欲測的各點測量其結構的局部性能。能。單點激振單點激振第9頁/共22頁第十頁，共22頁。在每一被測點施加激勵，并在同一點上測量輸入在每一被測點施加激勵，并在同一點上測量輸入(shr)(shr)力或力或振動的響應，可用來測量膠接結構的脫粘、分層和疊層構件的氣振動的響應，可用來測量膠接結構的脫粘、分層和疊層構件的氣孔以及有缺陷的蜂窩結構。孔以及有缺陷的蜂窩結構。聲阻法聲阻法聲阻法是利用測量結構件被測點振動力阻抗的變化來確定是否有聲阻法是利用測量結構件被測點振動力阻抗的變化來確定是否有異常的結構件存在。測量在單一振動頻率下進行異常的結構件存在。測量在單一振動頻

9、率下進行(jnxng)(jnxng)，常用的頻率在常用的頻率在110kHz110kHz之間。之間。多點激振法多點激振法第10頁/共22頁第十一頁，共22頁。雙片聲阻法稱為聲阻抗法，它是利用由兩個壓電晶片組成的檢測器雙片聲阻法稱為聲阻抗法，它是利用由兩個壓電晶片組成的檢測器( (一個晶一個晶片激振，另一個接收信號片激振，另一個接收信號) )，以點源形式激發(fā)樣品作彎曲振動，并將樣品振，以點源形式激發(fā)樣品作彎曲振動，并將樣品振動的力阻抗通過觸頭轉移為檢測器的負載，通過對檢測器特性的測量，來動的力阻抗通過觸頭轉移為檢測器的負載，通過對檢測器特性的測量，來檢測樣品力阻抗的變化，達到檢測樣品力阻抗的變化，

10、達到(d do)(d do)檢驗目的。檢驗目的。單片聲阻法：采用一個晶片激振和接收返回信號，主要用來檢測粘接質量。單片聲阻法：采用一個晶片激振和接收返回信號，主要用來檢測粘接質量。聲阻聲阻(shn(shn z) z)法又可分為雙片聲阻法又可分為雙片聲阻(shn(shn z)z)法和單片聲阻法和單片聲阻(shn(shn z) z)法。法。第11頁/共22頁第十二頁，共22頁。聲諧振檢測技術是復合材料構件常用的質量檢測方法。聲諧振技術聲諧振檢測技術是復合材料構件常用的質量檢測方法。聲諧振技術實質上是聲阻抗的一種持例。它們的共同點是：通過電聲換能器激實質上是聲阻抗的一種持例。它們的共同點是：通過電聲

11、換能器激發(fā)被測件，并測試以被測件為負載的換能器的阻抗特性。聲諧振檢發(fā)被測件，并測試以被測件為負載的換能器的阻抗特性。聲諧振檢測通?？煞譃閮煞N類型，以頻率隨時間變化測通?？煞譃閮煞N類型，以頻率隨時間變化(binhu)(binhu)的掃頻連續(xù)的掃頻連續(xù)波入射工件和以可調的單一頻率的波入射工件。波入射工件和以可調的單一頻率的波入射工件。掃描聲振檢測技術的基本原理是，檢測換能器與被檢工件耦合，并掃描聲振檢測技術的基本原理是，檢測換能器與被檢工件耦合，并用比換能器自然頻率低的掃頻連續(xù)波激勵。當此連續(xù)波通過被檢工用比換能器自然頻率低的掃頻連續(xù)波激勵。當此連續(xù)波通過被檢工件的基頻諧振或諧波振動，換能器所承受

12、的載荷要比其它頻率大得件的基頻諧振或諧波振動，換能器所承受的載荷要比其它頻率大得多，載荷的增加會引起激勵交流電流的增加。利用這一現(xiàn)象即可測多，載荷的增加會引起激勵交流電流的增加。利用這一現(xiàn)象即可測量諧振頻率。量諧振頻率。掃描掃描(somio)(somio)聲振檢聲振檢測技術測技術第12頁/共22頁第十三頁，共22頁。(1)(1) 蜂窩蜂窩(fngw)(fngw)結結構檢測構檢測(2)(2) 復合材料檢測復合材料檢測(3)(3) 膠接強度檢測膠接強度檢測2 2 聲振檢測聲振檢測(jin c)(jin c)的應用的應用第13頁/共22頁第十四頁，共22頁。水泥水泥(shun)(shun)路路面脫空

13、檢測面脫空檢測2 2 聲振檢測聲振檢測(jin c)(jin c)的的應用應用第14頁/共22頁第十五頁，共22頁。微波的特點：一種電磁波，它的波長微波的特點：一種電磁波，它的波長(bchng)很短且頻率很高。很短且頻率很高。頻率范圍：頻率范圍：300MHz300GHz；相應的波長；相應的波長(bchng)：1m1mm1 1 微波微波(wib)(wib)檢測的基本原理與特檢測的基本原理與特點點(1) 微波檢測特點微波檢測特點微波不能穿透金屬或導電性能較好的復合材料。微波不能穿透金屬或導電性能較好的復合材料。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)并可劃分為分米波、厘米并可劃分為分米波、厘米波和毫米波。波和毫米波。在微波無損檢測中，在微波無損檢測中，X波段波段(8.212.5GHz)， K波段波段(26.540GHz)， W波段波段(56100GHz)。第15頁/共22頁第十六頁，共22頁。(2) (2) 微波檢測的基本原理微波檢測的基本原理微波檢測是通過研究微波反射、透射、衍射、干涉、腔體微擾等物理微波檢測是通過研究微波反射、透射、衍射、干涉、腔體微擾等物理特性的改變，以及微波作用于被檢測材料時的電磁特性特性的改變，以及微波作用于被檢測材料時的電磁特性介電常數(shù)的介電常數(shù)的損耗正切角

15、的相對變化，通過測量微波基本參數(shù)如微波幅度、頻率、損耗正切角的相對變化，通過測量微波基本參數(shù)如微波幅度、頻率、相位的變化，來判斷被測材料或物體相位的變化，來判斷被測材料或物體(wt)(wt)內部是否存在缺陷以及內部是否存在缺陷以及測定其它物理參數(shù)。測定其它物理參數(shù)。微波從表面透入到材料內部，功率隨透入的距離以指數(shù)形式衰減。微波從表面透入到材料內部，功率隨透入的距離以指數(shù)形式衰減。理論理論(lln)(lln)上把功率衰減到只有表面處的上把功率衰減到只有表面處的1/e21/e213.613.6的深度，的深度，稱為穿透深度。稱為穿透深度。第16頁/共22頁第十七頁，共22頁。2 2 微波的檢測微波的

16、檢測(jin (jin c)c)方法方法微波微波(wib)(wib)無損檢測的方法主要有穿透法、散射法、反射法等。無損檢測的方法主要有穿透法、散射法、反射法等。(1)(1)穿透法穿透法 固定頻率連續(xù)波、可變頻率連續(xù)波、脈沖調制波固定頻率連續(xù)波、可變頻率連續(xù)波、脈沖調制波晶體檢波器晶體檢波器直流電壓表直流電壓表微波信號源微波信號源衰減器衰減器定向耦合器定向耦合器直流電壓表直流電壓表 微波穿透法檢測系統(tǒng)微波穿透法檢測系統(tǒng)隔離器隔離器晶體檢波器晶體檢波器接收接收發(fā)射發(fā)射第17頁/共22頁第十八頁，共22頁。(2)(2)反射反射(fnsh)(fnsh)法法(3)(3)散射法散射法散射法是通過測試回波強

17、度變化來確定散射特性。檢測時微波經(jīng)有散射法是通過測試回波強度變化來確定散射特性。檢測時微波經(jīng)有缺陷部位時被散射，因而使被接收到的微波信號比無缺陷部位要小，缺陷部位時被散射，因而使被接收到的微波信號比無缺陷部位要小，根據(jù)這些特性來判斷工件根據(jù)這些特性來判斷工件(gngjin)(gngjin)內部是否存在缺陷。內部是否存在缺陷。檢波器直流電壓表信號源隔離器衰減器定向耦合器檢波器直流電壓表 試件連續(xù)波反射計其它還有干涉法、微波全息技術和斷層成像法等。其它還有干涉法、微波全息技術和斷層成像法等。第18頁/共22頁第十九頁，共22頁。微波檢測作為常規(guī)無損檢測方法的補充，它適用于檢測增強塑料、陶瓷、微波檢測作為常規(guī)無損檢測方法的補充，它適用于檢測增強塑料、陶瓷、樹脂、玻璃、橡膠、木材以及各種復合材料等，也適于檢測各種膠接結構樹脂、玻璃、橡膠、木材以及各種復合材料等，也適于檢測各種膠接結構和蜂窩結構件中的分層、脫粘、金屬加工工件和蜂窩結構件中的分層、脫粘、金屬加工工件(gngjin)(gngjin)表面粗糙度、表面粗糙度、裂紋等。應用比較成功的例子有：裂紋等。應用比較成功的例子有：用微波掃頻反射計檢