一种金属结构的裂纹的检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及裂纹检测领域，尤其是一种金属结构的裂纹的检测装置。
【背景技术】
[0002] 中国发明专利CN103389341A，公开了一种风力机叶片裂纹检测方法，其包括有以 下步骤：首先在风力机叶片上安装声发射传感器，并将接收到的声发射信号传递给声发射 采集系统，确定信号的采样频率、采样长度、滤波频率等采集参数；然后基于Shannon小波 熵优化Morlet小波基函数的带宽参数，得到与扩展裂纹和萌生裂纹声发射信号特征匹配 的Morlet小波基函数，再计算声发射信号的重分配尺度谱判断裂纹状态，即通过Shannon 小波熵优化和重分配尺度谱信号处理的程序提取风力机叶片扩展裂纹和萌生裂纹声发射 信号的时频特征参数；接着根据所提取的裂纹声发射信号的时频特征参数来判定裂纹故障 的扩展状态。该发明能够快速准确地检测叶片裂纹动态扩展的状态，保证风力机叶片的安 全性和高效性，但是该发明只能检测裂纹的动态扩展状态，而无法检测处于静态未扩展的 裂纹状态。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种金属结构的裂纹的检测装置，以解决现有技术中 只能检测动态扩展裂纹而不可检测静态未扩展的裂纹状态的问题。
[0004] 为了达到上述目的，本实用新型提供了一种金属结构的裂纹的检测装置，包括用 于检测处于动态扩展状态裂纹的声发射仪和用于检测处于静态未扩展状态裂纹的超声波 探伤仪，所述声发射仪包括声发射传感器、信号处理系统和声发射采集系统，所述声发射传 感器设置在待检测的金属结构上，所述声发射传感器获取的信号经信号处理系统处理后传 输至声发射采集系统中。
[0005] 进一步地，所述金属结构为钢结构。
[0006] 进一步地，所述金属结构为起重机械钢结构。
[0007] 进一步地，所述声发射仪为全波形声发射仪。
[0008] 进一步地，所述声发射传感器采用压电陶瓷材料。
[0009] 进一步地，所述声发射仪还包括前置放大器，所述前置放大器分别与声发射传感 器及信号处理系统连接。
[0010] 进一步地，所述超声波探伤仪为脉冲反射式超声波探伤仪。
[0011] 本实用新型提供了一种金属结构的裂纹的检测装置，采用超声波探伤仪与声发射 仪进行协同检测，通过声发射仪实现了裂纹的动态扩展状态的检测，通过超声波探伤仪实 现了裂纹的定位与静态未扩展裂纹的检测，此外，通过多次检测还可获取裂纹的扩展速率， 从而提高了裂纹检测的精度，改善了基于裂纹扩展理论进行疲劳寿命预测的可靠性。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型实施例提供的裂纹检测的原理图。
【具体实施方式】
[0013] 下面将结合示意图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细的描述。根据下列描述 并结合权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化 的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0014] 本实用新型提供了一种金属结构的裂纹的检测装置，包括用于检测处于动态扩展 状态裂纹的声发射仪和用于检测处于静态未扩展状态裂纹的超声波探伤仪，所述声发射仪 包括声发射传感器、信号处理系统和声发射采集系统，所述声发射传感器设置在待检测的 金属结构上，所述声发射传感器获取的信号经信号处理系统处理后传输至声发射采集系统 中。
[0015] 所述金属结构为钢结构。在本实施例中，所述金属结构为起重机械钢结构，所述声 发射仪为全波形声发射仪，所述声发射传感器采用压电陶瓷材料，所述声发射仪还包括前 置放大器，所述前置放大器分别与声发射传感器及信号处理系统连接，所述超声波探伤仪 为脉冲反射式超声波探伤仪。
[0016] 在应用本实用新型实施例提供的金属结构的裂纹的检测装置时，需要适应性地提 供相应的操作方法，如图1所示，该方法的思路为：
[0017] 采用超声波探伤仪对起重机械的钢结构进行裂纹检测，识别裂纹的具体位置；
[0018] 采用声发射仪对存在裂纹的位置进行检测，判断裂纹是否处于动态扩展状态；
[0019] 针对基于超声波与声发射协同检测技术的多传感器信号，采用非权重Monte Carlo法采集样本，对采集的信息进行数据融合，获得高置信度的检测结果，将检测的结果 与理论和有限元分析的结果进行比较，验证该协同检测技术的精度。
[0020] 对于处于动态扩展的裂纹，一定时间后再次进行声发射检测，测试裂纹扩展后的 尺寸，从而确定裂纹的动态扩展特性。
[0021] 具体地，该方法的实际过程为：
[0022] (1)以金属试样为研究对象，以断裂力学为基础，优化基函数建立影响裂纹扩展的 响应面模型；再建立其三维裂纹扩展有限元模型，通过显式非线性静态分析和模态分析，获 取该试样裂纹萌生、扩展的动力学特性和特征参量。
[0023] (2)以金属试样为研究对象，分别采用超声波探伤仪、声发射仪进行裂纹检测，研 究采集静、动态裂纹特征信号的最优方案；基于两者协同的检测技术，对裂纹的萌生、扩展 过程进行检测。
[0024] 超声波检测原理：
[0025] 声压P、声强I之间的关系如下式：
[0027] 其中Pni为声压最大振幅；P为介质密度；C为声速。
[0028] 超声波探伤仪根据缺陷返回的超声信号的声压与声强来判断缺陷大小，超声信号 的声压越高，示波屏上显示的回波也就越高，据此判断缺陷的当量值也越大。采用超声波探 伤仪检测到的回波信号不能确定具体的缺陷，因此采用超声波探伤仪检测出裂纹、未焊透、 未熔合等缺陷都是概率性事件。
[0029] 声发射检测原理：
[0030] 将声发射信号看成阻尼正弦波，则有V = Vpe etSincot
[0031] 式中，V为瞬时电压；Vp为峰值电压；ω为角频率；β为衰减系数；t为时间。
[0032] 信号的能量E为：
[0034] 式中，R为电压测量线路的输入阻抗；V⑴为与时间有关的电压；
[0035] 声发射信号幅度可用于量度声发射信号的能量。f (V)表示幅度位于VjP V 1+1之 间的声发射事件数分布，则
[0036]
F(V1)为峰值高于V1的事件数。
[0037] 声发射事件总数与裂纹长度之间存在良好的对应关系，声发射事件总数越大，裂 纹长度越长，但两者不是线性关系。