微机采样交流电位裂纹监测系统在切口根部疲劳裂纹早期扩展中的应用

　　一、前言

　　在实验研究材料的疲劳和腐蚀疲劳特性或是估计机械结构的疲劳寿命时，扩展中的裂纹监洲叫是一个十分重要的技术关键.特别是在研究疲劳裂纹萌生和短裂纹的扩展特性时r’J，裂纹监测的技术要求将更为严格.

　　交流电位裂纹监恻系统监测疲劳裂纹不仅稳定、可靠和使用方便，而日.具有较高的精嘴，琏目前监测裂纹扩展最好的方法之一。采用微机一与交流电位裂坟监测系统联机进行采样、测试和数据处理，不仅可极大的减轻实验工作最，而且可以方便的实现实时控制，迸一步提高试验的准确性.本文介绍我实验室在原先建立的交流电位裂纹监测系统〔2’的基础上，配上微机采样后整套系统的工作原理、硬件和软件。并以技术要求较高的切日根部皮劳裂纹’产期扩展的测试做为应)月实例.

　　二、工作原理及硬件

　　交流电位法监测裂坟的原理是基于裂纹扩展时，将导致具有稳定电场分布的试件上横跨裂纹的两固定点间的电位差上升的现象。当给试件加。，6A的交流电流时，裂纹扩展祈一导致的实际电位变化刁犷仅为微伏(以v)的量级。这个量级的电位变化将被环境中的噪声信号所淹没。因而，必须采用高性能的放大器放大后才可鉴别.锁定放大器采用相关接收的原理.，，J’以有效的鉴别被于扰信号淹没的微小的被测信号.日前生产的锁定放大器可以将该信号枚大到伏(v少l，fJ狱级.由于裂纹扩展导致的电位变化刀犷是瞬时电位与裂纹未幻‘展(或无裂纹)“寸的初始电位F，之差.对于短小裂纹，JV/厂，通常在10一’、10一‘的量级.因Inj，在锁定放人器的动态工作范围(愉出。、loV)内，相对于裂纹扩展导致的电位变化谈仅汉在其工作范国中‘，(J千分之几内工炸.此时，如果采用十六位的模/数(A/D)转换器，虽然，叮以较精确为则量初始电工娜厂:，但对于_裂坟扩展导致的变化刁厂却仅仅使用了A加片中的很小一部分。‘妇称L，初始电位矛’r在测试过程中虽是一个必要的参数，但它是一个与裂纹扩展无关的常数.}晰1lJ，可以采用其它万法记录(例如用函数记录仪记录).而由于裂坟扩展所导致的变化了厂，经侦定放大器放大后输出己达10一’v的缝级.这个量级的信号己远远大于环境中的二「扰信号.因l两，l可以在锁定放大器的输山端采用卜J只高稳定的斩波稳零放大器进一步放大刁厂，以达到采样器所;石要的。、sv的电压范围.采用这个厅案后，使用八位的A/D转换器，调整析波谊零放大器的放大倍数，可使刁犷的采样值达256档。，叮通常的试验，能够记录100个不同电位值的数据点已经足够。因而，用八位的A/D转换器己仃足的裂纹分辨率.如呆裂纹长度的测试范倒为旦烈坦贝，则裂纹长度的分辩是邻m。而且，这时的精嘴比使用十六位的A/D转换器但未采用」二述力r案对的精度还要高一个数量级左右。