专利名称：一种微波无损检测防护层下金属结构腐蚀的装置及方法
技术领域：
本发明涉及材料和结构腐蚀的无损检测技术领域，具体涉及一种微波无损检测防护层下金属结构腐蚀的装置及方法。
背景技术：
铝、镁、钢、铜等金属及其合金材料广泛应用于机械制造业以及航空工业当中。例如，铝合金是飞机桁架，大梁，机体内部的框架、加强肋、腹板、接头件及部分蒙皮的主要材料，为了防止腐蚀，通常在其表面喷涂一定厚度的保护涂层；但是，在长期使用过程中，由于初始设计、制造缺陷和使用环境条件等因素影响金属结构腐蚀将不可避免。特别是在涂层材料出现轻微破损情况下，将发生如点蚀、腐蚀凹坑和缝隙腐蚀，而表观完好。因此，有必 要对金属结构腐蚀等进行快速无损评估以便采取相应的维护措施，特别是在出现腐蚀的早期，发现难以目测检查的隐藏腐蚀等结构损伤具有重要意义。目前，对金属结构的腐蚀程度的评估是根据腐蚀形貌检测并按照一定的标准来评定腐蚀等级、腐蚀损伤程度以及由剩余强度/剩余寿命规定的允许损伤值。目视法是常用的直观检测方法，需要去除表面防护层观察，该方法是有损的检测方法，同时其评估结果只能大致反映金属的腐蚀程度。而以无损检测方法如超声，涡流和热成像等手段存在操作复杂、易破坏涂层结构、或敏感度不高等缺点，鉴于目前检测防护层下金属结构隐藏腐蚀的无损检测方法尚不完善，本发明提出一种利用微波快速无损检测防护层下金属结构腐蚀的方法及相关装置，该方法具有先进性和重要工程应用价值。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种微波无损检测防护层下金属结构腐蚀的装置及方法，该装置及方法能够实现对带防护层体系金属结构的腐蚀程度及分布情况的无损检测，具有装置和操作方法简单且不破坏防护层结构的特点。为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是一种微波无损检测防护层下金属结构腐蚀的装置，包括置于外壳2内的数据采集及处理系统3，和数据采集及处理系统3发射端相连接的微波发射器4，置于微波发射器4下方且和其相连接的导向器10，设置在导向器10下方且置于外壳2底部的微波接收器高度调节器12，微波接收器6置于微波接收器高度调节器12之上且和数据采集及处理系统3的探测端相连接，多个腐蚀程度指示灯5和数据采集及处理系统3相连接并置于外壳2外部。还包括设置在外壳2外部的和数据采集及处理系统3相连接的扩展接口 I。所述多个腐蚀程度指示灯5为五盏。所述腐蚀程度指示灯5为LED指示灯。一种微波无损检测防护层下金属结构腐蚀的方法，包括如下步骤步骤I :按照美国材料和检验协会颁布的标准ASTM G34或中国航标HB5455对特定检测对象在腐蚀环境一下制作不同腐蚀等级的试样；步骤2 :利用所述装置对不同腐蚀等级的试样测量微波接收功率和发射功率的比值即功率损耗值；具体测量方法为将所述装置置于被检测对象表面，通过微波接收器高度调节器12调节微波接收器6与被检测对象表面之间距离，数据采集及处理系统3控制微波发射器4发射3 50GHz频率微波信号，并经过导向器10进入防护层，在被测对象表面产生反射，通过微波接收器6检测回波信号，并得到回波信号的相应电流/电压信号；数据采集及处理系统3对该信号计算出回波信号的功率损耗值P ；步骤3 :重复步骤I和2，建立特定检测对象在腐蚀环境二下的不同腐蚀等级的微波接收功率和发射功率的比值即功率损耗值P ;
步骤4 :重复步骤1-3数次，建立特定检测对象在不同腐蚀环境下的微波接收功率和发射功率的比值即功率损耗值P ;步骤5 :把步骤4检测的功率损耗值P转化为相应的腐蚀程度指示灯显示。所述功率损耗值P等级为如果P=L 0，则没有功率损耗，没有腐蚀事件发生，对应为腐蚀程度指示灯5为(I)号至(5)号均为绿色，而P〈l. 0则表示有腐蚀事件发生；进一步地，根据P数值把被测对象的腐蚀状态定为五种等级；即P在
权利要求
1.一种微波无损检测防护层下金属结构腐蚀的装置，其特征在于包括置于外壳(2)内的数据采集及处理系统(3)，和数据采集及处理系统(3)发射端相连接的微波发射器(4)，置于微波发射器(4)下方且和其相连接的导向器(10)，设置在导向器(10)下方且置于外壳(2)底部的微波接收器高度调节器(12)，微波接收器(6)置于微波接收器高度调节器(12)之上且和数据采集及处理系统(3)的探测端相连接，多个腐蚀程度指示灯(5)和数据采集及处理系统(3)相连接并置于外壳(2)外部。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于还包括设置在外壳(2)外部的和数据采集及处理系统(3 )相连接的扩展接口( I)。
3.根据权利要求I或2所述的装置，其特征在于所述多个腐蚀程度指示灯(5)为五盏。
4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于所述腐蚀程度指示灯(5)为LED指示灯。
5.一种微波无损检测防护层下金属结构腐蚀的方法，其特征在于包括如下步骤 步骤I :按照美国材料和检验协会颁布的标准ASTM G34或中国航标HB5455对特定检测对象在腐蚀环境一下制作不同腐蚀等级的试样； 步骤2 :利用权利要求I所述装置对不同腐蚀等级的试样测量微波接收功率和发射功率的比值即功率损耗值；具体测量方法为将权利要求I所述装置置于被检测对象表面，通过微波接收器高度调节器(12)调节微波接收器(6)与被检测对象表面之间距离，数据采集及处理系统(3)控制微波发射器(4)发射3 50GHz频率微波信号，并经过导向器(10)进入防护层，在被测对象表面产生反射，通过微波接收器(6)检测回波信号，并得到回波信号的相应电流/电压信号；数据采集及处理系统(3)对该信号计算出回波信号的功率损耗值P ; 步骤3 :重复步骤I和2，建立特定检测对象在腐蚀环境二下的不同腐蚀等级的微波接收功率和发射功率的比值即功率损耗值P ; 步骤4 :重复步骤1-3数次，建立特定检测对象在不同腐蚀环境下的微波接收功率和发射功率的比值即功率损耗值P等级； 步骤5 :把步骤4检测的功率损耗值P转化为相应的腐蚀程度指示灯显示。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述功率损耗值P等级为如果P=L0，则没有功率损耗，没有腐蚀事件发生，对应为腐蚀程度指示灯5为(I)号至(5)号均为绿色，而P〈l. 0则表示有腐蚀事件发生；进一步地，根据P数值把被测对象的腐蚀状态定为5种等级；即 P 在[0. 0 0. 2)，[0. 2 0. 4)，[0. 4 0. 6)，[0. 6 0. 8)和[0. 8 I. 0)分别对应五种等级，五种等级分别对应于腐蚀程度指示灯5由绿色变为红色的盏数腐蚀程度指示灯5从(I)号至(5)号全部由绿色变为红色对应P在[0. 0 0. 2)区间；腐蚀程度指示灯5从(I)号至(4)号由绿色变为红色对应P在[0. 2 0. 4)区间；腐蚀程度指示灯5从(I)号至(3)号由绿色变为红色对应P在[0.4 0.6)区间；腐蚀程度指示灯5从(I)号至(2)号由绿色变为红色对应P在[0. 6 0. 8)区间；腐蚀程度指示灯5的(I)号由绿色变为红色对应P在[0. 8 I. 0)区间。
全文摘要
一种微波无损检测防护层下金属结构腐蚀的装置及方法，该装置包括置于外壳内的数据采集及处理系统，和数据采集及处理系统发射端相连的微波发射器，置于微波发射器下方且和其相连接的导向器，设在导向器下方的微波接收器高度调节器，微波接收器置于微波接收器高度调节器之上且和数据采集及处理系统的探测端相连接，多个腐蚀程度指示灯和数据采集及处理系统相连接并置于外壳外部；其方法通过比较功率损耗值来判别被检测对象是否发生腐蚀及腐蚀程度，首先对不同腐蚀程度的试样建立其腐蚀等级与微波功率损耗值之间关系，利用该关系实现对腐蚀程度进行评估。本发明装置及方法简单，能够实现对带防护层体系金属结构的腐蚀程度及分布情况的无损检测。
文档编号G01N22/02GK102706901SQ20121017795
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者刘启达, 刘马宝, 王献辉, 陈跃良 申请人:刘马宝