基于声发射技术的动态探伤系统设计

　　1　引　言

　　轴类工件经热处理工序后,由于受热应力的影响会出现变形的现象。为了提高工件的质量和生产效率,有必要对此类工件实行校直修正。但在校直的过程中,工件有时会因受过量校直修正而产生裂纹,使工件损伤。若不及时将裂纹检测出来,将对产品成本、整机性能及研制周期造成重大的负面影响。为避免断裂影响,有必要对裂纹进行检测。即便可在加工过后对工件进行裂纹检测,也将降低生产效率。因此,针对金属裂纹的动态探伤系统的设计具有显著的意义。

　　常规的探伤手段主要有超声探伤、射线探伤、涡流探伤等。上述探伤手段的共同原理是以某种方式向被测对象发出特定信号,然后再由仪器检测被测对象对该信号的反应,从中识别缺陷存在。这类的探伤手段只能在加工结束后再对工件进行检测,无法在加工过程中进行动态探伤。

　　声发射检测技术的原理是通过采集和分析工件内部发出的应力波信号强弱来判断工件是否损伤。相对于常规的无损检测方法,声发射法具有以下的优点:检测时需对设备外加应力,是一种动态检测,可更客观地评价运行中设备的安全性和可靠性;声发射灵敏度高,检查覆盖面积大,不会漏检,可以远距离监测;检测可在设备运行状态中进行。

　　为提高设备的可靠性、安全性和生产效率,本系统采用声发射技术,通过检测伴随材料变形、断裂应力改变而放出的声发射波,对其相关参数进行分析评价,来判断工件是否合格。

　　2　动态探伤系统的总体方案

　　本动态探伤系统配合自动轴类校直机使用。当自动轴类校直机准备对一个工件进行校直时,给动态探伤系统发出开始检测信号,动态探伤系统收到信号后开始对工件进行在线实时裂纹检测。声发射传感器采集的电信号经过前置放大器放大后,先进行滤波,滤波后的信号通过AD进入DSP数字信号处理系统,经过数字滤波、特征参数提取和对参数的分析评价等一系列数字信号处理后,判断工件是否出现裂纹。若分析评价的结果是出现裂纹,向校直单元发出停止校直的指令,同时通过扬声器进行报警。若没出现裂纹,当完成对一个零部件的校直后,校直单元向动态探伤系统发出停止检测指令,动态探伤系统停止工作,复位。同时通过液晶显示和键盘实现人机交互。通过液晶显示屏实时显示设备的工况、工作参数的设置和检测所得的相关特征参数;通过键盘输入设置可调的参数。

　　本动态探伤系统可实现如下功能:

　　(1)完成在线实时检测的任务。声发射信号的采集、传输、放大和量化;声发射信号的滤波去噪;声发射信号特征参数的提取;声发射信号特征参数的分析评价;发现裂纹的实时报警及给校直机停止信号;与上位机及其它控制模块进行工作数据的交换。