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一種疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，包括聲發(fā)射采集裝置、顯微圖像采集裝置和疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置，所述聲發(fā)射采集裝置和所述顯微圖像采集裝置分別與所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置之間傳輸信號，所述聲發(fā)射采集裝置實時采集疲勞裂紋萌生和擴展釋放的聲發(fā)射信號，所述顯微圖像采集裝置實時采集疲勞裂紋狀態(tài)的圖像信號，所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置接收來自所述聲發(fā)射采集裝置的信號和來自所述顯微圖像采集裝置的信號，處理后生成疲勞裂紋變化過程的聲發(fā)射特征參數(shù)、圖形和裂紋尺寸數(shù)據(jù)。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)了在線、動態(tài)、實時檢測疲勞裂紋萌生和擴展。
【專利說明】一種疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種疲勞裂紋檢測系統(tǒng)及檢測方法，特別涉及一種疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，疲勞是造成工程機械各部件失效的主要原因之一，循環(huán)載荷的長期作用導致裂紋萌生和擴展直至斷裂是疲勞失效產(chǎn)生的主要機理和過程。疲勞失效具有突發(fā)性，往往在安全系數(shù)下服役時就突然發(fā)生失效，造成不可估量的損失。因此，如何準確、可靠的在線實時檢測疲勞裂紋萌生和擴展過程對建立準確可靠的疲勞壽命預測模型，防止機械設(shè)備產(chǎn)生突發(fā)性破壞是至關(guān)重要的。
[0003]現(xiàn)有的疲勞裂紋檢測手段主要有直觀檢測法和間接無損檢測法兩類。直觀檢測法有目測法、滲透檢測技術(shù)、磁粉檢測技術(shù)等，其中目測法是最為傳統(tǒng)的方法，在承受疲勞載荷振幅較大、加載頻率較高時，存在試驗過程中難以讀數(shù)的問題，需停機測量，測量精度較低，易受人為因素影響，而且如果想實現(xiàn)實時在線觀察，則需動用較多的人力；滲透檢測技術(shù)僅能檢測致密性金屬的表面開口型宏觀缺陷，而且滲入裂紋內(nèi)部的滲透劑和染色劑難以清洗，監(jiān)測過程繁瑣，無法實現(xiàn)在線監(jiān)測；磁粉檢測技術(shù)只能用于檢測鐵磁性材料的表面或近表面的缺陷，需停機檢測，無法實現(xiàn)實時檢測，檢測過程同樣繁瑣。間接無損檢測法主要有超聲檢測技術(shù)、渦流檢測技術(shù)、金屬磁記憶檢測技術(shù)、聲發(fā)射檢測技術(shù)等，超聲檢測技術(shù)是目前定量檢測精度和可靠度較高的檢測手段，但同樣難以實現(xiàn)動態(tài)實時檢測，而且檢測自動化程度較低；渦流檢測容易受外界磁場的影響，只能檢測鐵磁性材料，檢測深度僅為2-3mm ;金屬磁記憶檢測技術(shù)是近幾年興起的無損檢測技術(shù)，主要用來檢測鐵磁性構(gòu)件的早期應力集中分布情況，對于裂紋尺寸的定量檢測的研究還處于起步階段，甚至其機理研究還不夠成熟。上述方法中都需要停機甚至切樣后再檢測，較難實現(xiàn)全過程在線、實時、動態(tài)的裂紋萌生和擴展過程的檢測和疲勞損傷程度評估，檢測形式也比較單一。
[0004]聲發(fā)射技術(shù)是一種高靈敏度的在線無損檢測技術(shù)，聲發(fā)射信號(計數(shù)、有效值、信號強度等)對裂紋的萌生和擴展過程比較敏感，現(xiàn)已廣泛應用于疲勞失效過程檢測，聲發(fā)射技術(shù)最主要的優(yōu)點是實現(xiàn)了動態(tài)實時檢測，缺點是定量檢測裂紋萌生和擴展尺寸仍然存在一定的困難，而且只是間接的通過裂紋萌生和擴展釋放的損傷信號來進行檢測，無法通過圖像的形式直觀的實時檢測裂紋從萌生到擴展直至斷裂的整個過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種能夠通過圖像的形式直觀地實時檢測裂紋從萌生到擴展直至斷裂的整個過程的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)。
[0006]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，包括聲發(fā)射采集裝置、顯微圖像采集裝置和疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置，所述聲發(fā)射采集裝置和所述顯微圖像采集裝置分別與所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置之間傳輸信號，所述聲發(fā)射采集裝置實時采集疲勞裂紋萌生和擴展釋放的聲發(fā)射信號，所述顯微圖像采集裝置實時采集疲勞裂紋狀態(tài)的圖像信號，所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置接收來自所述聲發(fā)射采集裝置的信號和來自所述顯微圖像采集裝置的信號，處理后生成疲勞裂紋變化過程的聲發(fā)射特征參數(shù)、圖形和裂紋尺寸數(shù)據(jù)。
[0007]本實用新型還可以采用如下技術(shù)方案:
[0008]所述顯微圖像采集裝置包括圖像采集用顯微鏡，所述顯微鏡的鏡頭對準被測試件的裂紋部位，所述顯微鏡內(nèi)部設(shè)有圖像采集間隔計時器。
[0009]所述顯微鏡設(shè)置在高度和角度可調(diào)的臺架上。
[0010]所述顯微鏡設(shè)有手動調(diào)節(jié)偏光和明暗對比度的調(diào)節(jié)裝置。
[0011]所述顯微鏡的放大倍數(shù)范圍為10-200倍。
[0012]所述聲發(fā)射采集裝置包括聲發(fā)射傳感器、信號放大器、聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡和磁性夾具，所述聲發(fā)射傳感器檢測被測試件發(fā)出的聲發(fā)射彈性波，并輸出信號至所述信號放大器，所述信號放大器輸出信號至所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡，所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡輸出數(shù)字信號至所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置，所述磁性夾具將所述聲發(fā)射傳感器固定于被測試件上，所述聲發(fā)射傳感器和被測試件之間涂有耦合劑。
[0013]所述聲發(fā)射采集裝置包括兩個所述聲發(fā)射傳感器，所述兩個聲發(fā)射傳感器分別設(shè)置于距離被測試件裂紋的兩側(cè)。
[0014]所述信號放大器放大倍數(shù)可調(diào)，放大倍數(shù)調(diào)節(jié)范圍為10/100/1000倍三個等級，所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率為50KSPS?IMSPS。
[0015]所述聲發(fā)射傳感器為壓電傳感器，其工作溫度為-30°C?200°C，頻率響應范圍為50kHz?1MHz，諧振頻率為135kHz，峰值頻率為270kHz。
[0016]所述聲發(fā)射采集裝置和所述顯微圖像采集裝置分別與所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置之間通過USB接口或串口或無線傳輸信號。
[0017]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:本實用新型是一種檢測疲勞裂紋萌生和擴展的系統(tǒng)及檢測方法，該系統(tǒng)將聲發(fā)射動態(tài)無損檢測技術(shù)與直觀的裂紋圖像在線采集和測量技術(shù)集成起來，實現(xiàn)了在線實時聲發(fā)射信號和直觀圖像同時對應檢測疲勞裂紋萌生和擴展的目的，并且該系統(tǒng)對于研究聲發(fā)射信號定量檢測裂紋萌生和擴展尺寸是極為重要的，其效果具體包括如下幾個方面
[0018]1.實現(xiàn)了在線、動態(tài)、實時檢測疲勞裂紋萌生和擴展的目的，整個疲勞檢測過程中無需終止試驗過程。
[0019]2.將間接的聲發(fā)射信號檢測與直觀的裂紋圖像檢測結(jié)合起來，可以起到互相驗證的作用，提高了檢測的準確可靠性。
[0020]3.通過建立聲發(fā)射信號與裂紋萌生和擴展尺寸的映射關(guān)系，有助于解決聲發(fā)射信號定量評估疲勞裂紋擴展程度的問題，為聲發(fā)射技術(shù)在線評估疲勞壽命建立了很好的基礎(chǔ)。
[0021]4.不受被檢對象材料的限制，可以檢測金屬材料、陶瓷材料、復合材料、高分子材料等。
[0022]5.受被檢對象結(jié)構(gòu)的限制較低，只要被測試樣上可以有一定的空間能夠按照聲發(fā)射探頭和布置顯微鏡鏡頭即可。[0023]6.可以在惡劣復雜的工況條件使用，操作人只要在安全、適宜的環(huán)境下遠程操控即可。
[0024]7、檢測自動程度高，操作簡單，檢測效率較高，可大幅降低勞動強度。
[0025]8、本檢測設(shè)備耗能低，攜帶方便，便于作業(yè)現(xiàn)場的檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本實用新型的聲發(fā)射檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本實用新型的顯微圖像采集裝置及圖像處理示意圖
[0029]圖4是本實用新型的實施例中疲勞試驗用試樣零件圖；
[0030]圖5是本實用新型的實施例中疲勞加載位置和聲發(fā)射傳感器布置的示意圖；
[0031]圖6是本實用新型的實施例中疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)檢測到的裂紋萌生和擴展過程示意圖；
[0032]圖7是本實用新型的實施例中疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)檢測到的疲勞裂紋聲發(fā)射計數(shù)信號；
[0033]圖8是本實用新型的實施例中疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)檢測到的疲勞裂紋聲發(fā)射有效值信號；
[0034]圖9是本實用新型的實施例中疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)檢測到的疲勞裂紋萌生和擴展過程釋放的聲發(fā)射信號強度。
【具體實施方式】
[0035]為能進一步了解本實用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0036]請參見圖1?圖9，一種疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，包括聲發(fā)射采集裝置、顯微圖像采集裝置和疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置，所述聲發(fā)射采集裝置和所述顯微圖像采集裝置分別與所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置之間傳輸信號，所述聲發(fā)射采集裝置實時采集疲勞裂紋萌生和擴展釋放的聲發(fā)射信號，所述顯微圖像采集裝置實時采集疲勞裂紋狀態(tài)的圖像信號，所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置接收來自所述聲發(fā)射采集裝置的信號和來自所述顯微圖像采集裝置的信號，處理后生成疲勞裂紋變化過程的聲發(fā)射特征參數(shù)、圖形和裂紋尺寸數(shù)據(jù)。采用聲發(fā)射采集裝置采集疲勞裂紋萌生、擴展直至斷裂過程中的聲發(fā)射信號；采用顯微圖像采集裝置采集裂紋萌生、擴展直至斷裂過程中的裂紋狀態(tài)圖像；聲發(fā)射信號數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)可通過USB接口或串口或無線傳輸方式發(fā)送給疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置，圖像數(shù)據(jù)和聲發(fā)射數(shù)據(jù)分別經(jīng)裂紋測量和聲發(fā)射特征參數(shù)計算后實時顯示在疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置上，圖像數(shù)據(jù)和聲發(fā)射數(shù)據(jù)包括聲發(fā)射信號強度、聲發(fā)射有效值、聲發(fā)射計數(shù)、裂紋實時圖像和測量裂紋尺寸等，圖1所示的為疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]上述實施例中，請參見圖3，其中所述顯微圖像采集裝置可包括圖像采集用顯微鏡，所述顯微鏡的鏡頭對準被測試件的裂紋部位，所述顯微鏡內(nèi)部可設(shè)有圖像采集間隔計時器。
[0038]進一步地，所述顯微鏡可設(shè)置在高度和角度可調(diào)的臺架上。[0039]進一步地，所述顯微鏡可設(shè)有手動調(diào)節(jié)偏光和明暗對比度的調(diào)節(jié)裝置。
[0040]進一步地，所述顯微鏡的放大倍數(shù)范圍可為10-200倍。
[0041]所述顯微圖像采集裝置可對所采集的物像進行10-200倍的放大；可手動調(diào)節(jié)顯微鏡的偏光性和調(diào)節(jié)視野特征區(qū)域的明暗對比度；可設(shè)置圖像采集間隔。
[0042]在上述基礎(chǔ)上，請參見圖2，其中所述聲發(fā)射采集裝置可包括聲發(fā)射傳感器、信號放大器、聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡和磁性夾具，所述聲發(fā)射傳感器檢測被測試件發(fā)出的聲發(fā)射彈性波，并輸出信號至所述信號放大器，所述信號放大器輸出信號至所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡，所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡輸出數(shù)字信號至所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置，所述磁性夾具將所述聲發(fā)射傳感器固定于被測試件上，所述聲發(fā)射傳感器和被測試件之間涂有耦合劑。
[0043]進一步地，所述聲發(fā)射采集裝置可包括兩個所述聲發(fā)射傳感器，所述兩個聲發(fā)射傳感器分別設(shè)置于距離被測試件裂紋的兩側(cè)。
[0044]進一步地，所述信號放大器放大倍數(shù)可調(diào)，放大倍數(shù)調(diào)節(jié)范圍為10/100/1000倍三個等級，所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率為50KSPS?IMSPS。所述信號放大器放大倍數(shù)可為10、100、1000倍，所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率可為50kHz?IMHz，門檻值可為60dB。
[0045]進一步地，所述聲發(fā)射傳感器可為壓電傳感器，其工作溫度可為-30°C?200°C，傳感器頻率響應范圍可為50kHz?1MHz，諧振頻率可為135kHz，峰值頻率可為270kHz。
[0046]上述經(jīng)傳感器采集的疲勞損傷聲發(fā)射電信號通過信號放大器進行放大，信號放大器的放大倍數(shù)可調(diào)，為10/100/1000倍三個等級，主要根據(jù)被測信號的能量大小來選擇。信號放大器輸出的信號經(jīng)聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸入疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置進行疲勞裂紋實時狀態(tài)監(jiān)控記錄和分析，由于聲發(fā)射計數(shù)、有效值、信號強度可以反應疲勞裂紋擴展程度的量值，同時為了節(jié)約數(shù)據(jù)處理時間和疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置內(nèi)存，疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置可最終只處理并顯示聲發(fā)射計數(shù)、有效值、信號強度。磁性夾具可以將聲發(fā)射傳感器穩(wěn)定的固定于被測試樣上。聲發(fā)射傳感器和疲勞試件之間涂有耦合劑，目的是減少聲發(fā)射信號在傳感器和疲勞試樣界面處的過度散射和衰減。
[0047]下面結(jié)合具體被測試件對本實用新型的實施方式給予說明:
[0048]以三點彎曲疲勞試驗機為平臺，選用42CrMo鋼缺口試件作為疲勞試驗對象，使用本實用新型完成對疲勞裂紋實時在線檢測。試樣如圖4所示。
[0049]設(shè)定加載頻率為120Hz，疲勞載荷類型為等幅交變載荷，波形為正弦波。為了使疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)更能清晰的監(jiān)測裂紋的萌生和擴展過程，分別采用400#和800#的砂紙打磨疲勞試樣的各個端面，然后用酒精清洗，并用吹風機脫水。然后將試樣安裝在三點彎曲工作臺上，通過試驗機載荷控制系統(tǒng)施加平均載荷為7KN，使平均載荷達到設(shè)定的額定值并趨于穩(wěn)定。將兩個聲發(fā)射傳感器分別布置于距離試樣端面20mm處，請參見圖5，傳感器和試件之間涂有耦合劑，并使用磁性夾具固定聲發(fā)射傳感器。信號放大器放大倍數(shù)選擇100倍放大。在疲勞裂紋實時狀態(tài)監(jiān)控軟件中設(shè)置聲發(fā)射采集參數(shù):采樣頻率為1MHz，門檻值為60dB。
[0050]疲勞試樣缺口尖端為應力集中區(qū)域，是疲勞裂紋的萌生區(qū)域，通過臺架將疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)的顯微鏡置于距被測試樣合適的位置，同時使整個裂紋尖端處于顯微鏡的觀察視野之下。首先進行裂紋萌生過程，裂紋萌生尺寸較小，所以要求顯微鏡放大倍數(shù)較高才能觀察清楚，通常設(shè)定200X放大倍數(shù)，如選擇200X放大，顯微鏡通常已經(jīng)距試樣表面為Imm左右，然后微調(diào)放大倍數(shù)，使顯微成像采集系統(tǒng)采集到的圖片清晰狀態(tài)達到最佳，設(shè)置圖片米集時間間隔為2s。之后，啟動疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，施加正弦動載荷6KN,開始疲勞試驗，采集裂紋萌生和擴展圖像以及疲勞損傷釋放的聲發(fā)射信號。當首次觀察到有裂紋萌生時，規(guī)定將最后一張沒有出現(xiàn)疲勞裂紋時的時間作為裂紋的萌生時刻，同時采集到的聲發(fā)射信號出現(xiàn)明顯的越階。
[0051]裂紋擴展試驗是裂紋萌生試驗的延續(xù)，裂紋萌生后繼續(xù)裂紋擴展試驗。由于顯微鏡觀察視野的限制，設(shè)定20X放大倍數(shù)來觀察和采集擴展裂紋圖像，20X放大倍數(shù)下顯微鏡通常已經(jīng)距試樣表面為IOmm左右，然后微調(diào)放大倍數(shù)，使采集到的圖片清晰狀態(tài)達到最佳，設(shè)置圖片采集時間間隔為5s。啟動疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，施加正弦動載荷6KN，開始疲勞裂紋擴展試驗，采集裂紋擴展圖像以及裂紋擴展釋放的聲發(fā)射信號。當集到的裂紋擴展至12_左右時，通常裂紋已經(jīng)擴展到極限，并明顯張開時，試樣處于臨界斷裂的狀態(tài)。同時，聲發(fā)射信號產(chǎn)生急劇的突變，動載荷加載頻率將急劇下降到85.5Hz，疲勞試驗終止。此時，疲勞裂紋實時狀態(tài)監(jiān)控軟件記錄和保存了整個疲勞損傷過程中的裂紋萌生和擴展圖像和疲勞損傷聲發(fā)射信號，聲發(fā)射計數(shù)、有效值、信號強度以時間歷程的實時顯示。
[0052]對200X放大倍數(shù)和20X放大倍數(shù)下裂紋圖像進行初次測量時，需將初次測量的裂紋尺寸與標準尺寸需進行校準，以保證測量的準確度。由于采集到的疲勞裂紋為直線形狀，因此選擇疲勞裂紋實時狀態(tài)監(jiān)控軟件中的線性測量工具對裂紋尺寸進行測量，裂紋萌生和擴展的不同階段采集和測量的裂紋如圖6所示。
[0053]疲勞損傷過程中的聲發(fā)射信號(計數(shù)、有效值、信號強度)的變化規(guī)律如圖8-圖10所示，可以看出聲發(fā)射信號對疲勞損傷過程具有實時的信號反饋的特點，包括裂紋萌生和擴展過程。760s時出現(xiàn)聲發(fā)射信號的第一次明顯越階，為微觀裂紋萌生造成的，這與裂紋圖像檢查的裂紋萌生時刻相對應。760s之前為彈性和塑性變形階段，采集的裂紋圖像中無明顯裂紋出現(xiàn)，只有塑形屈服累積變形發(fā)生，由于彈性能和塑形能的積累，使得聲發(fā)射信號逐漸增加，但額度值較小。760之后，聲發(fā)射信號逐漸增加，這主要是由疲勞裂紋的穩(wěn)定擴展造成的，在1150s時聲發(fā)射信號出現(xiàn)急劇的越階，這主要是裂紋擴展到臨界狀態(tài)，釋放出強度較大的聲發(fā)射信號造成的，這與采集到的裂紋擴展圖像尺寸(擴展程度)具有很好的一一映身寸關(guān)系。
[0054]綜上所述，本實用新型的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)可以實現(xiàn)在線實時聲發(fā)射信號檢測和直觀的圖像檢測疲勞裂紋萌生和擴展的目的，實時直觀的裂紋圖像顯示和測量彌補了聲發(fā)射定量檢測的局限性，為聲發(fā)射信號在線疲勞壽命評估提供了可能。
[0055]所述的疲勞裂紋在線檢測方法，其特征主要包括以下步驟:
[0056]步驟1:將疲勞試樣安裝于疲勞試驗臺上，設(shè)定加載頻率和疲勞載荷。將聲發(fā)射傳感器布置于疲勞試樣的合適位置，在保證試驗過程中聲發(fā)射傳感器不被碰撞的前提下，為了獲得低衰減的聲發(fā)射信號，聲發(fā)射傳感器布置位置應距被檢測部位盡可能的近。聲發(fā)射傳感器和疲勞試件經(jīng)耦合劑粘合后，采用磁性夾具固定。設(shè)置信號放大器放大倍數(shù)。設(shè)置聲發(fā)射系統(tǒng)采集參數(shù)，包括采樣頻率、門檻值等。
[0057]步驟2:通過臺架將顯微圖像采集裝置的顯微鏡置于距被測試樣合適的位置(根據(jù)檢查視野大小確定)，根據(jù)觀察視野的需要，調(diào)節(jié)顯微鏡放大倍數(shù)，一般觀察視野越大，顯微鏡倍數(shù)設(shè)置越小，采用先粗調(diào)后微調(diào)的原則，使采集到的圖像最為清晰，設(shè)置圖片采集時間間隔。
[0058]步驟3:啟動疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，開始疲勞試驗，采集整個疲勞損傷過程中的裂紋圖像和疲勞損傷釋放的聲發(fā)射信號，此時裂紋圖像和聲發(fā)射計數(shù)、有效值和信號強度經(jīng)疲勞裂紋實時狀態(tài)監(jiān)控軟件處理并顯示在疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置上。由于受顯微鏡觀察視野的限制，裂紋萌生后繼續(xù)裂紋擴展試驗時，需減小顯微鏡的放大倍數(shù)，以增大顯微鏡視野，保證疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)能采集到裂紋的整個擴展軌跡。
[0059]步驟4:疲勞試驗結(jié)束后，根據(jù)裂紋的萌生和擴展軌跡(直線、圓弧、自由曲線等)，選擇合適的測量功能，完成對裂紋尺寸的精確測量。
【權(quán)利要求】
1.一種疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括聲發(fā)射采集裝置、顯微圖像采集裝置和疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置，所述聲發(fā)射采集裝置和所述顯微圖像采集裝置分別與所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置之間傳輸信號，所述聲發(fā)射采集裝置實時采集疲勞裂紋萌生和擴展釋放的聲發(fā)射信號，所述顯微圖像采集裝置實時采集疲勞裂紋狀態(tài)的圖像信號，所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置接收來自所述聲發(fā)射采集裝置的信號和來自所述顯微圖像采集裝置的信號，處理后生成疲勞裂紋變化過程的聲發(fā)射特征參數(shù)、圖形和裂紋尺寸數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述顯微圖像采集裝置包括圖像采集用顯微鏡，所述顯微鏡的鏡頭對準被測試件的裂紋部位，所述顯微鏡內(nèi)部設(shè)有圖像采集間隔計時器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述顯微鏡設(shè)置在高度和角度可調(diào)的臺架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述顯微鏡設(shè)有手動調(diào)節(jié)偏光和明暗對比度的調(diào)節(jié)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述顯微鏡的放大倍數(shù)范圍為10-200倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述聲發(fā)射采集裝置包括聲發(fā)射傳感器、信號放大器、聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡和磁性夾具，所述聲發(fā)射傳感器檢測被測試件發(fā)出的聲發(fā)射彈性波，并輸出信號至所述信號放大器，所述信號放大器輸出信號至所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡，所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡輸出數(shù)字信號至所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置，所述磁性夾具將所述聲發(fā)射傳感器固定于被測試件上，所述聲發(fā)射傳感器和被測試件之間涂有耦合劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述聲發(fā)射采集裝置包括兩個所述聲發(fā)射傳感器，所述兩個聲發(fā)射傳感器分別設(shè)置于距離被測試件裂紋的兩側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號放大器放大倍數(shù)可調(diào)，放大倍數(shù)調(diào)節(jié)范圍為10/100/1000倍三個等級，所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率為50KSPS?IMSPS。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述聲發(fā)射傳感器為壓電傳感器，其工作溫度為-30°C?200°C，頻率響應范圍為50kHz?1MHz，諧振頻率為135kHz，峰值頻率為270kHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述聲發(fā)射采集裝置和所述顯微圖像采集裝置分別與所述疲勞裂紋狀態(tài)實時監(jiān)控裝置之間通過USB接口或串口或無線傳輸信號。
【文檔編號】G01N29/14GK203572806SQ201320619153
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】張志強, 張國勝, 劉艷芳, 王軍威, 吳鴻雁, 李長茂 申請人:天津工程機械研究院