专利名称：焊接结构焊缝超声波残余应力测量装置及方法
技术领域：
本发明属于超声波测量技术领域，尤其涉及一种焊接结构焊缝超声波残余应力测量装置及方法，具体地说是一种利用超声波测量焊接结构焊缝残余应力的装置。
背景技术：
随着经济的发展，焊接结构的应用范围也越来越大，焊接结构的安全性能也受到越来越多的关注。残余应力是评价焊接结构安全性能的重要参数之一，焊接结构焊缝中存在残余应力会引起焊接结构抗疲劳强度和抗应力腐蚀能力的降低，对焊接结构安全性能具有很大的影响。因此对焊接结构焊缝的残余应力进行准确测量具有重大意义。残余应力的测量方法可分为机械测定法和物理测定法。机械测定法主要有机械释放法、硬度法、冲击压痕法、云纹干涉法，上述方法均属于破坏性的残余应力检测方法，不适用现场的残余应力测量。物理测定法主要有X射线衍射法、中子衍射法、扫描电子声显微镜、磁弹性法等，这些方法也都有各自的缺点，如对人体辐射、测量精度低、测量仪器笨重等，同样不适用于现场测量。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供一种焊接结构焊缝超声波残余应力测量装置及方法，目的是提供一种应用临界折射纵波进行测量的装置及方法，并对被检测部位不造成损伤，该测量装置结构简单，方便携带，适宜进行现场测量。本发明是通过以下技术方案实现的
焊接结构焊缝超声波残余应力测量装置，包括有机玻璃楔块及永久磁铁；以底部开口的非导磁外壳为主体结构，非导磁外壳的上部设有高频插座，非导磁外壳内的下部两端分 别固定连接有永久磁铁,永久磁铁内侧设有有机玻璃楔块,机玻璃楔块的斜面上依次连接压电陶瓷晶片和钨粉环氧吸声层；电极引线由高频插座引出穿过非导磁外壳顶部与压电陶瓷晶片连接在一起。所述的有机玻璃楔块为斜面向上设置的结构。焊接结构焊缝超声波残余应力测量方法，包括脉冲信号源、发射探头、接收探头、信号接收处理装置和显示器；由脉冲信号源发出信号，同时信号接收处理装置开始计时，信号经发射探头转换为临界折射纵波发射到被检焊接结构表面；接收探头接收到临界折射纵波信号后，信号接收处理装置停止计时；接收探头将接收到的临界折射纵波信号发送到信号接收处理装置，信号接收处理装置根据接收到的信号计算出临界折射纵波在被检焊接结构内部的传播时间，并将结果显示在显示器上上，由传播距离和时间计算出临界折射纵波的传播速度，最终根据传播速度计算出焊接结构中焊缝的残余应力。超声波的传播受到传播介质的物理性能的影响，在传播中携带着传播介质的大量信息。纵波属于超声波型的一种，具有传播速度快、衰减小等特点，对应力较为敏感。当纵波在介质表面进行传播时，被称为临界折射纵波，属于一种特殊的纵波。
本发明应用临界折射纵波在固体中的传播原理，通过发射探头发射出临界纵波在被检焊接结构内部传播，接收探头接收到临界折射纵波后将信号发送到信号接收处理装置，信号接收处理装置计算出临界折射纵波在焊接结构内部的传播时间，并将结果显示在显示器上，由传播距离和时间计算出临界折射纵波的传播速度，最终根据传播速度计算出焊接结构中焊缝的残余应力。本发明对被检测焊接结构不造成损伤，并且本发明所述的测量装置结构简单，方便携带，操作简单易行，适用于现场测量。下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
图I是本发明结构示意 图2是本发明实施方式图框示意图。图中高频插座1，电极引线2，钨粉环氧吸声层3，压电陶瓷晶片4，有机玻璃楔块5，永久磁铁6，非导磁外壳7，脉冲信号源8，发射探头9，接收探头10，信号接收处理装置
11,显示器12，被检焊接结构13。
具体实施例方式本发明是一种焊接结构焊缝超声波残余应力测量装置，如图I所示，由探头由高频插座I、电极引线2、钨粉环氧吸声层3、压电陶瓷晶片4、有机玻璃楔块5、永久磁铁6和非导磁外壳7组成。本发明以非导磁外壳7作为主体结构,非导磁外壳7为底部开口的非导磁外壳，非导磁外壳7的上部为高频插座1，非导磁外壳7内的下部两端分别固定连接有永久磁铁6,永久磁铁6内侧为斜面向上放置的有机玻璃楔块5,有机玻璃楔块5斜面上依次连接压电陶瓷晶片4、钨粉环氧吸声层3，电极引线2由高频插座I引出穿过非导磁外壳7顶部与非导磁外壳7内的压电陶瓷晶片4连接在一起。本发明所述的一种焊接结构焊缝超声波残余应力测量方法，如图2所示，本发明装置即可作为发射探头又可以作为接收探头。具体是由脉冲信号源8、超声波发射探头9和接收临界折射纵波的接收探头10、信号接收处理装置11和显示器12组成。超声波发射探头9和接收临界折射纵波的接收探头10即为本发明所述的焊接结构焊缝超声波残余应力测量装置，是根据压电效应制作而成。该装置即可以用作超声波发射装置又可以作为超声波接收装置。本发明应用临界折射纵波在固体中的传播原理，由脉冲信号源8发出信号，同时信号接收处理装置11开始计时，信号经发射探头9转换为临界折射纵波发射到被检焊接结构13表面，接收探头10接收到临界折射纵波信号后，信号接收处理装置11停止计时；接收探头10再将接收到的临界折射纵波信号发送到信号接收处理装置11，信号接收处理装置11根据接收到的信号计算出临界折射纵波在被检焊接结构13内部的传播时间，并将结果显示在显示器上12上，由传播距离和时间计算出临界折射纵波的传播速度，最终根据传播速度计算出焊接结构中焊缝的残余应力。
权利要求
1.焊接结构焊缝超声波残余应力测量装置，包括有机玻璃楔块(5)及永久磁铁(6)，其特征是以底部开口的非导磁外壳(7)为主体结构，非导磁外壳(7)的上部设有高频插座(I)，非导磁外壳(7)内的下部两端分别固定连接有永久磁铁(6),永久磁铁(6)内侧设有有机玻璃楔块(5)，机玻璃楔块(5)的斜面上依次连接压电陶瓷晶片(4)和钨粉环氧吸声层(3);电极引线(2)由高频插座(I)引出穿过非导磁外壳(7)顶部与压电陶瓷晶片(4)连接在一起。
2.根据权利要求I所述的焊接结构焊缝超声波残余应力测量装置，其特征是所述的有机玻璃楔块(5)为斜面向上设置的结构。
3.根据权利要求I所述的焊接结构焊缝超声波残余应力测量方法，其特征是包括脉冲信号源(8)、发射探头(9)、接收探头(10)、信号接收处理装置(11)和显示器(12);由脉冲信号源(8)发出信号，同时信号接收处理装置(11)开始计时，信号经发射探头(9)转换为临界折射纵波发射到被检焊接结构(13)表面；接收探头(10)接收到临界折射纵波信号后，信号接收处理装置(11)停止计时；接收探头(10)将接收到的临界折射纵波信号发送到信号接收处理装置(11)，信号接收处理装置(11)根据接收到的信号计算出临界折射纵波在被检焊接结构(13)内部的传播时间，并将结果显示在显示器上(12)上，由传播距离和时间计算出临界折射纵波的传播速度，最终根据传播速度计算出焊接结构中焊缝的残余应力。
全文摘要
本发明属于超声波测量技术领域，尤其涉及一种焊接结构焊缝超声波残余应力测量装置及方法，具体地说是一种利用超声波测量焊接结构焊缝残余应力的装置。本发明包括有机玻璃楔块及永久磁铁，以底部开口的非导磁外壳为主体结构，非导磁外壳的上部设有高频插座，非导磁外壳内的下部两端分别固定连接有永久磁铁，永久磁铁内侧设有有机玻璃楔块，机玻璃楔块的斜面上依次连接压电陶瓷晶片和钨粉环氧吸声层；电极引线由高频插座引出穿过非导磁外壳顶部与压电陶瓷晶片连接在一起。本发明对被检测焊接结构不造成损伤，并且测量装置结构简单，方便携带，操作简单易行，适用于现场测量。
文档编号G01L1/25GK102967397SQ20121046726
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者霍彦, 吕胜军, 韩德斌, 吴迪 申请人:辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 东北电力科学研究院有限公司, 国家电网公司