【正文】 技術(shù)水平的影響； (6) 第六節(jié) 渦流檢測(cè) ?一、渦流檢測(cè)的簡(jiǎn)單原理 ?二、渦流檢測(cè)的特點(diǎn)與適用范圍 一、渦流檢測(cè)的簡(jiǎn)單原理 ? 當(dāng)把一個(gè)通有交流電的線圈靠近某一導(dǎo)體時(shí)，由于電磁耦合作用，將會(huì)在導(dǎo)體中發(fā)生電渦流。此電渦流又反過來作用于原線圈而使其電磁特性 (等效阻抗、等效電感和品質(zhì)因素 )發(fā)生改變，其變化情況與導(dǎo)體的種類 (μ、 ρ)、形狀以及材質(zhì)均勻度等因素有關(guān)，同時(shí)還與線圈與導(dǎo)體之間的相對(duì)距離和線圈本身的特性有關(guān)。當(dāng)固定后兩者不變時(shí)，則線圈電磁特性的變化就反應(yīng)了導(dǎo)體性質(zhì)的變化。這樣，通過檢測(cè)線圈的電磁特性的變化，即可獲得關(guān)于被檢試件的材質(zhì)均勻性以及缺陷的種類、形狀和大小等方面的信息，這就是電渦流檢測(cè)的簡(jiǎn)單 二、渦流檢測(cè)的特點(diǎn)與適用范圍 (1) 檢測(cè)結(jié)果可以直接以電信號(hào)輸出，可用于自動(dòng) 化檢測(cè)； (2) 由于實(shí)行非接觸式檢測(cè)，所以檢測(cè)速度很快； (3) 適用范圍較廣，除可用于檢測(cè)缺陷外，還可用于檢測(cè)材質(zhì) 的變化、形狀與尺寸的變化等； (4) (5) (6) 除檢測(cè)項(xiàng)目外，試件材料的其他因素一般也會(huì)引 起輸出的 (7) 二、渦流檢測(cè)的特點(diǎn)與適用范圍 ? 適用材料： 渦流檢測(cè)適用于由 導(dǎo)電材料（ 鋼鐵、有色金屬以及石墨等）所制成的試件，而不適用于非導(dǎo)電材料（玻璃、 ? 適用檢測(cè)項(xiàng)目 ： (1) 缺陷檢測(cè)：試件表面或近表面的內(nèi)部缺陷； (2) 材質(zhì)檢查：金屬的種類、成分、熱處理狀態(tài)變化等； (3) 尺寸檢測(cè)：試件尺寸、涂膜厚度、腐蝕狀況和變形等； (4) 形狀檢測(cè)：試件形狀的變化情況。 第七節(jié) 聲發(fā)射檢測(cè) —概述 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是 20世紀(jì) 50年代初興起的一種新的無損檢測(cè)方法。自從 1950年德國(guó)科學(xué)家 Kaiser發(fā)現(xiàn)了材料的聲發(fā)射現(xiàn)象以來，人們對(duì)聲發(fā)射技術(shù)的研究熱潮先后傳遍美國(guó)、日本和歐洲一些國(guó)家，我國(guó)對(duì)聲發(fā)射的研究起步于 1973年，并首先就著眼于應(yīng)用研究。幾十年來，聲發(fā)射技術(shù)已經(jīng)在壓力容器的安全性檢測(cè)與評(píng)價(jià)、焊接過程的監(jiān)控和焊縫焊后的完整性檢測(cè)、核反應(yīng)堆的安全性監(jiān)測(cè)以及斷裂力學(xué)研究等諸多領(lǐng)域都取得了重要進(jìn)展 , 部分研究已進(jìn)入工業(yè)實(shí)用化階段，成為無損檢測(cè)技術(shù)體系中的一個(gè)極其重要的組成部分 一、聲發(fā)射檢測(cè)的基本原理 （一）聲發(fā)射的產(chǎn)生和傳播 ? 所謂 聲發(fā)射： 是指材料或結(jié)構(gòu)因受外力或內(nèi)力作用而產(chǎn)生變形或斷裂時(shí)，以彈性波的形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象。因此，聲發(fā)射也稱為應(yīng)力波發(fā)射。各種材料的聲發(fā)射頻率范圍很寬，從次聲波到超聲波。工程材料中有許多機(jī)構(gòu)都可能成為 聲發(fā)射源。 其中 , 與無損檢測(cè)有關(guān)的聲發(fā)射源則主要有： 塑性變形，裂紋的形成與擴(kuò)展 。 ? 塑性變形 主要是通過 滑移 和 孿生 兩種方式進(jìn)行的，其中滑移是最主要的方式，它的元過程則是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。它們均會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射，彎曲金屬錫片時(shí)出現(xiàn)的“錫鳴”，就是孿生變形過程產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象的一個(gè)實(shí)例。 一、聲發(fā)射檢測(cè)的基本原理 （一）聲發(fā)射的產(chǎn)生和傳播（續(xù)） ? 裂紋的形成和擴(kuò)展 則是一種更為重要的聲發(fā)射源。裂紋的形成和擴(kuò)展與材料的塑性變形有關(guān)，一旦裂紋形成，材料局部地區(qū)的應(yīng)力集中得到卸載，聲發(fā)射便產(chǎn)生。材料的斷裂過程大致可分為 裂紋成核 、 裂紋擴(kuò)展 和 最終斷裂 三個(gè)階段，這三個(gè)階段都可成為強(qiáng)烈的聲發(fā)射源。 ? 理論計(jì)算表明，如果在裂紋形成過程中，多余的能量全部以彈性應(yīng)力波的形式釋放出來，則裂紋形成所產(chǎn)生的聲發(fā)射比單個(gè)位錯(cuò)移動(dòng)產(chǎn)生的聲發(fā)射至少要大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。 ? 在微觀裂紋擴(kuò)展成為宏觀裂紋之前，需要經(jīng)過裂紋的緩慢擴(kuò)展階段。理論計(jì)算指出，裂紋擴(kuò)展所需的能量為裂紋形成所需能量的 100～ 1000倍。 一、聲發(fā)射檢測(cè)的基本原理 （一）聲發(fā)射的產(chǎn)生和傳播 ? 作為應(yīng)變能以彈性波的形式釋放而產(chǎn)生的聲發(fā)射波，與前述的超聲波有相似的傳播規(guī)律。 ? 從傳播型式上來看，聲發(fā)射波在固體介質(zhì)中也會(huì)以縱波、橫波、瑞利波（表面波）和板波等各種型式向前傳播； ? 聲發(fā)射波在傳播過程中，由于界面（缺陷、晶粒）的反射還會(huì)發(fā)生各種波型轉(zhuǎn)換； ? 聲發(fā)射波在傳播過程中，除由于波前擴(kuò)展而產(chǎn)生的擴(kuò)散損失外，還會(huì)由于內(nèi)摩擦及組織界面的散射使其在規(guī)定方向傳播的聲能衰減。 一、聲發(fā)射檢測(cè)的基本原理 （二）聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)及其特點(diǎn) ⒈ 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的定義 大多數(shù)金屬材料的塑性變形和斷裂的原始聲發(fā)射信號(hào)一般都很微弱，人耳不能直接聽見，需借助靈敏的電子儀器才能檢測(cè)出來。 ? 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù) ：借助電子儀器對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行接收、處理、分析顯示并以此對(duì)聲發(fā)射源進(jìn)行定位、定性和定量分析的一系列技術(shù)，統(tǒng)稱為聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)。 （二）聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)及其特點(diǎn) ⒉ 聲發(fā)射檢測(cè)的特點(diǎn) （ 1）聲發(fā)射檢測(cè)是一種 動(dòng)態(tài)無損檢測(cè)方法 。它基于材料或構(gòu)件的缺陷在外部條件的作用下使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化而發(fā)生聲發(fā)射，這是區(qū)別于常規(guī)無損檢測(cè)的最顯著的特點(diǎn)。 （ 2）聲發(fā)射檢測(cè) 可以判斷缺陷的嚴(yán)重性 。缺陷所處的位置和應(yīng)力狀態(tài)不同，其對(duì)結(jié)構(gòu)的危害程度也不同，它的聲發(fā)射特征也有差別。 （ 3）聲發(fā)射檢測(cè) 幾乎不受材料種類的限制 。很多金屬和非金屬材料在一定的條件下都有聲發(fā)射發(fā)生。這使聲發(fā)射檢測(cè)具有廣泛的適用性。 （ 4）聲發(fā)射檢測(cè)到的是一些電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)來解釋結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷的變化往往比較復(fù)雜， 需要豐富的知識(shí)和其它實(shí)驗(yàn)手段的配合。 （ 5）聲發(fā)射檢測(cè)的環(huán)境噪聲干擾往往較大，因此， 如何除噪降噪、提高信噪比， 始終是聲發(fā)射檢測(cè)的主要研究課題。 二、聲發(fā)射檢測(cè)的技術(shù)基礎(chǔ) （一）聲發(fā)射信號(hào)的表征參數(shù) ? 聲發(fā)射信號(hào)是聲發(fā)射源的信息載體。我們檢測(cè)聲發(fā)射信號(hào)的目的，就是希望通過聲發(fā)射信號(hào)來 推斷聲發(fā)射源的部位、性質(zhì)及其嚴(yán)重程度 等方面的信息； ? 聲發(fā)射傳感器所接收的信號(hào)是原始聲發(fā)射信號(hào)經(jīng)過從聲發(fā)射源到接收傳感器的傳播通道的畸變、衰減等而變成的復(fù)雜的信號(hào)， 如何對(duì)這些復(fù)雜的信號(hào)進(jìn)行分析處理，以便得到更多的有用信息， 是信號(hào)處理學(xué)科研究的重要課題，也是聲發(fā)射檢測(cè)的重要一環(huán)。 ? 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的典型信號(hào)處理方法或表征參數(shù)主要有：聲發(fā)射事件計(jì)數(shù)、振鈴計(jì)數(shù)、幅度及幅度分布、能量及能量分布、有效值電壓、頻譜和波形 等。 二、聲發(fā)射檢測(cè)的技術(shù)基礎(chǔ) （二）聲發(fā)射源定位 聲發(fā)射檢測(cè)的最終目的是要確定聲發(fā)射源（簡(jiǎn)稱聲源）的位置，并評(píng)價(jià)其危險(xiǎn)程度，以便采取相應(yīng)的措施。因此，聲發(fā)射源定位也是聲發(fā)射檢測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 ? 聲發(fā)射源定位分為 點(diǎn)定位法 和 區(qū)域定位法 兩種。 ? 點(diǎn)定位法和區(qū)域定位法并沒有實(shí)質(zhì)上的差別，其計(jì)算原理前面章節(jié)已經(jīng)講述。實(shí)際的聲發(fā)射檢測(cè)儀中往往已固化有計(jì)算程序，操作者只要按指定的步驟進(jìn)行簡(jiǎn)單的按鍵操作即可，所以操作起來還是比較簡(jiǎn)便快捷的，對(duì)操作者的要求也不是很高。 二、聲發(fā)射檢測(cè)的技術(shù)基礎(chǔ) （三）提高信噪比的措施 ? 意義： 聲發(fā)射檢測(cè)試驗(yàn)往往是在復(fù)雜的環(huán)境噪聲條件下進(jìn)行的，因此，如何抑制噪聲的影響是聲發(fā)射檢測(cè)成功與否的關(guān)鍵所在。 ? 主要措施 ： 采用空間濾波、頻域?yàn)V波（又稱“頻率鑒別”）、設(shè)置檻值電壓（又稱“幅度鑒別”）等方法。 三、聲發(fā)射檢測(cè)儀器 聲發(fā)射檢測(cè)儀器目前大體可分為兩種基本類型，即 單通道聲發(fā)射檢測(cè)儀 和 多通道聲發(fā)射源定位和分析系統(tǒng) ，且大多為組合式結(jié)構(gòu)。 ? 單通道聲發(fā)射檢測(cè)儀： 主要由傳感器、前置放大器、衰減器、主放大器、門檻電路、聲發(fā)射率計(jì)數(shù)器、總數(shù)計(jì)數(shù)器以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器等基本部分組成。此外，根據(jù)需要還可增加峰值幅度、有效值電壓、能量等功能插件，以及打印、顯示輸出等接口部件。 ? 多通道聲發(fā)射源定位和分析系統(tǒng)： 除具有單通道聲發(fā)射檢測(cè)儀器的 模擬量檢測(cè)和處理系統(tǒng) 外，通常還包括 數(shù)字量測(cè)定系統(tǒng) （時(shí)差測(cè)量裝置等）以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和外圍顯示系統(tǒng)。這樣，系統(tǒng)就可以在線對(duì)聲發(fā)射源實(shí)時(shí)定位和評(píng)定其有害程度。此外，為了綜合評(píng)價(jià)聲發(fā)射源的有害程度，往往還設(shè)有壓力、溫度等參量測(cè)量系統(tǒng)。 三、聲發(fā)射檢測(cè)儀器（續(xù) 3） 聲發(fā)射傳感器 ? 聲發(fā)射傳感器的工作原理 與前述的壓電加速度傳感器基本相同 ，它一般由殼體、保護(hù)膜、壓電元件、阻尼塊、連接導(dǎo)線和高頻插座等幾部分組成，其典型的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖 739所示?？筛鶕?jù)不同的檢測(cè)目的和使用環(huán)境而選用不同的結(jié)構(gòu)和性能的傳感器。 四、聲發(fā)射檢測(cè)的應(yīng)用 （一）在材料研究中的應(yīng)用 （二）焊接質(zhì)量的監(jiān)視 （三）監(jiān)視壓力容器的結(jié)構(gòu)完整性 （四）其他： 如巖石力學(xué)中的露天開采的邊坡穩(wěn)定 性、河岸、隧道巖體的穩(wěn)定性等 本章結(jié)束