专利名称：一种基于声发射的紧固件损伤位置的检测方法
技术领域：
本发明涉及到车辆、船舶、发动机等领域里的紧固件的检测领域，特别涉及一种基于声发射的紧固件损伤位置的检测方法。
背景技术：
紧固件多采用优质不锈钢材料，采用不同的造型结构和制造工艺来满足不同情况下连接紧固的需求。主要用于车辆、船舶、柴油机、汽油机、机床、消防等各种机械设备、化工设备的接口处的连接紧固及密封。在设备工作过程中，紧固件的工作环境、载荷大小，都会影响紧固件的结构安全状况，一旦结构受损，将造成设备损坏，甚至发生安全事故。因此，对紧固件进行损伤信号的检测，及早发现其结构变化，对设备的安全运行意义重大。目前，暂没有对紧固件损伤位置进行实时监测的方法和手段。
发明内容
本发明要解决的问题在于针对目前并没有对紧固件这种零件进行损伤检测的方法和手段，本发明提出一种方案，可以实现对紧固件上易损区域内的损伤检测。本发明提出的一种基于声发射的紧固件损伤位置的检测方法，通过如下步骤实现步骤一、安装声发射传感器将两个型号相同的压电陶瓷声发射传感器安装于紧固件外表面，记录两个传感器在紧固件上的坐标位置；步骤二、设置采集软件中的定位相关参数将损伤较为集中的半个紧固件近似成条形金属平板，并将两个传感器在该条形金属板上的坐标位置输入软件；步骤三、标定紧固件上声发射信号的传播速度用模拟声发射信号源在已知位置发出信号，用时差定位法中的线定位方法，确定声波传输的速度V;步骤四、做传感器定位补偿曲线在等间隔位置处用模拟声发射信号源发射信号， 提取各个位置上两个传感器所接收到信号的时间，并记录时间差，与理论时间差做差值，绘制定位补偿曲线；步骤五、确定损伤位置根据两个传感器接收到的损伤信号的时间参数，利用上述定位补偿曲线，确定损伤所在位置。本发明的优点在于实现了对紧固件进行损伤检测，及早发现其结构变化，对设备的安全运行意义重大。
图1为本发明方法的流程图；图2为本发明实际应用时的布置结构示意图；图3为本发明中对环形紧固件半个环形带的近似结构示意图；图4为传感器定位补偿曲线。
3
其中，1为压电陶瓷声发射传感器，包括1号传感器、2号传感器；2为紧固件；3为被紧固对象；4为前置放大器；5为声发射检测信号处理系统。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明提供的判定紧固件损伤位置的方法进行详细说明。本发明提供的判定紧固件损伤位置的方法，流程如图1所示，具体通过如下步骤实现步骤一、安装声发射传感器将紧固件(2)紧固在被紧固对象(3)外表面，将两个型号相同的压电陶瓷声发射传感器1安装于紧固件2的外表面，放置位置如图2所示。并使两个压电陶瓷声发射传感器(1)对称分布在紧固件(2)的外表面。3为被紧固对象。记录两个传感器在紧固件上的坐标位置，X坐标轴的原点及轴向如图3所示其中，以一个压电陶瓷声发射传感器的中心为X坐标轴的原点，并且X坐标轴的方向选定为指向另一个压电陶瓷声发射传感器，传感器接收紧固件上的声发射信号，经过前置放大器4传送给声发射检测信号处理系统5 ；步骤二、设置采集软件中的定位相关参数将损伤较为集中的半个紧固件近似成条形金属平板，并设定其坐标轴位置如附图3，将两个传感器在该条形金属板上的坐标位置输入软件；在损伤位置判定时近似看做线性定位。记录在此坐标系下两个传感器的X坐标分别为Xi、χ2;步骤三、标定紧固件上声发射信号的传播速度用直径为0. 5mm的HB铅芯在X坐标为Xo处断铅，模拟声发射信号。记录两个传感器接收到信号的时间、、、。根据线定位的原理，可得到声波传输的速度为ν = Δ 1/Δ 其中Δ 1为两个传感器到声发射源的距离之差，At为两个传感器接收到信号的时间差。又有Δ1 = I (X1-X)-(X-X2) |、At = Itft21，即可得到声发射信号的传输速度V， 并由此设置采集系统中的相关参数；步骤四、做传感器定位补偿曲线在等间隔位置处断铅，提取各个位置上两个传感器所接收到信号的时间，并记录时间差，与理论时间差做差值，绘制定位补偿曲线；步骤五、确定损伤位置根据两个传感器接收到的损伤信号的时间参数，利用上述定位补偿曲线，确定损伤所在位置。实施例下面以酸腐蚀环境下带有裂纹紧固件的损伤定位为例，说明本发明提供的判定紧固件损伤位置的方法，具体步骤如下步骤一、安装声发射传感器将两个型号相同的压电陶瓷声发射传感器安装于紧固件2的外表面，放置位置如附图2所示。3为被紧固对象。记录两个传感器在紧固件上的坐标位置。传感器接收紧固件上的声发射信号，经过前置放大器4传送给声发射检测系统 5 ；步骤二、设置采集软件中的定位相关参数将损伤较为集中的半个紧固件近似成条形金属平板，并设定其坐标轴位置如附图3，将两个传感器在该条形金属板上的坐标位置输入软件；在损伤位置判定时近似看做线性定位。记录在此坐标系下两个传感器的坐标分另丨J 为(X1, y)、(χ2，y)；步骤三、标定紧固件上声发射信号的传播速度用直径为0. 5mm的HB铅芯在坐标为(χο，y)处断铅，模拟声发射信号。记录两个传感器接收到信号的时间、、t2。根据线定位的原理，可得到声波传输的速度为ν = Δ 1/ Δ t将ΔΙ = I (X1-X)-(X-X2) |、At = Itft2I代入，即可得到声发射信号的传输速度 V，并输入声发射采集软件里。步骤四、做传感器定位补偿曲线在坐标为20，40，60，80，100的位置处断铅，提取以上位置处两个传感器所接收到信号的时间tl、t2及At = (tl_t2)，与理论值Ata做差值，绘制定位补偿曲线，得到的时间参数、时间差及补偿曲线如表1及图4 表1定位补偿数据记录表
权利要求
1.一种基于声发射的紧固件损伤位置的检测方法，其特征在于通过如下步骤实现 步骤一、安装声发射传感器将两个型号相同的压电陶瓷声发射传感器安装于紧固件外表面，记录两个传感器在紧固件上的坐标位置；步骤二、设置采集软件中的定位相关参数将损伤较为集中的半个紧固件近似成条形金属平板，并将两个传感器在该条形金属板上的坐标位置输入软件；步骤三、标定紧固件上声发射信号的传播速度用模拟声发射信号源在已知位置发出信号，用时差定位法中的线定位方法，确定声波传输的速度V ；步骤四、做传感器定位补偿曲线在等间隔位置处用模拟声发射源发射信号，提取各个位置上两个传感器所接收到信号的时间，并记录时间差，与理论时间差做差值，绘制定位补偿曲线；步骤五、确定损伤位置根据两个传感器接收到的损伤信号的时间参数，利用上述定位补偿曲线，确定损伤所在位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于声发射的紧固件损伤位置的检测方法，其特征在于具体通过如下步骤实现步骤一、安装声发射传感器将紧固件(2)紧固在被紧固对象(3)外表面，将两个型号相同的压电陶瓷声发射传感器(1)安装于紧固件(2)的外表面，并使两个压电陶瓷声发射传感器(1)对称分布在紧固件(2)的外表面，记录两个传感器在紧固件上的坐标位置，其中，以一个压电陶瓷声发射传感器的中心为X坐标轴的原点，并且X坐标轴的方向选定为指向另一个压电陶瓷声发射传感器，两个传感器接收紧固件上的声发射信号，经过前置放大器(4)传送给声发射检测系统(5)；步骤二、设置采集软件中的定位相关参数将损伤较为集中的半个紧固件近似成条形金属平板，将两个传感器在该条形金属板上的坐标位置输入软件；在损伤位置判定时近似看做线性定位；记录在此坐标系下两个传感器的X坐标分别为Xl、x2 ；步骤三、标定紧固件上声发射信号的传播速度用直径为0. 5mm的HB铅芯在X坐标为 Xtl处断铅，模拟声发射信号；记录两个传感器接收到信号的时间、、t2 ；根据线定位的原理， 可得到声波传输的速度为 ν = ΔΙ/At其中Δ1为两个传感器到声发射源的距离之差，At为两个传感器接收到信号的时间差；又有Δ1= (X1-X0)-(X0-X2)UAt= Itft21，即可得到声发射信号的传输速度V，并由此设置采集系统中的相关参数；步骤四、做传感器定位补偿曲线在等间隔位置处断铅，提取各个位置上两个传感器所接收到信号的时间，并记录时间差，与理论时间差做差值，绘制定位补偿曲线；步骤五、确定损伤位置根据两个传感器接收到的损伤信号的时间参数，利用上述定位补偿曲线，确定损伤所在位置。
全文摘要
本发明公开了一种基于声发射的紧固件损伤位置的检测方法，其可以实现对紧固件上易损区域内的损伤检测，其步骤为步骤一、安装声发射传感器；步骤二、设置采集软件中的定位相关参数；步骤三、标定紧固件上声发射信号的传播速度；步骤四、做传感器定位补偿曲线在等间隔位置处发出模拟声发射源信号，提取各个位置上两个传感器所接收到信号的时间，并记录时间差，与理论时间差做差值，绘制定位补偿曲线；步骤五、确定损伤位置根据两个传感器接收到的损伤信号的时间参数，利用步骤四中的定位补偿曲线，确定损伤所在位置。本发明的意义在于对紧固件进行损伤信号的检测，及早发现其结构变化，对设备的安全运行意义重大。
文档编号G01N29/07GK102323338SQ20111023875
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者刘奇, 孙志平, 李宁, 李成贵, 梅盛开, 涂万里, 魏鹏 申请人:中国人民解放军陆军航空兵学院, 北京航空航天大学