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      標(biāo)題: 杭州戩威機電科技有限公司---超聲應(yīng)力檢測分析儀推廣 [打印本頁]

      作者: 杭州戩威機電    時間: 2018-3-22 15:18
      標(biāo)題: 杭州戩威機電科技有限公司---超聲應(yīng)力檢測分析儀推廣
      戩威是“敏捷式研發(fā)”的推行者,也是工業(yè)4.0的踐行者,我們與每一位合作伙伴攜手見證智能時代魅力!??!
                                                                                                                           超聲應(yīng)力檢測分析儀(USG_S2_AN_P1.0)
      應(yīng)用案例http://www.jwsci.com/anli.php
      服務(wù)咨詢電話:18158147116
      咨詢電話:15336566035/0571-86311962/0571-86255862
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      1 超聲檢測應(yīng)力方法及優(yōu)勢
              超聲波能靈敏地反映被測件內(nèi)部的信息,利用超聲可無損測定被測對象積聚的應(yīng)力。基于超聲波聲彈性理論的應(yīng)力測量方法是利用了受應(yīng)力材料中聲雙折射現(xiàn)象的原理。在各向同性材料中,由縱波聲彈性關(guān)系可得到主應(yīng)力和,橫波聲彈性關(guān)系可得到主應(yīng)力差;在正交異性材料中,每種波都與主應(yīng)力和主應(yīng)力差有關(guān)。被測對象中超聲波速與應(yīng)力之間的存在固有的關(guān)系,且這種關(guān)系在同一溫度下具有較好的線性度。超聲應(yīng)力儀正是將這種物理特性轉(zhuǎn)為現(xiàn)實應(yīng)用的典型力學(xué)定量檢測產(chǎn)品。超聲波檢測殘余應(yīng)力分為兩種情況:1)檢測試件內(nèi)部應(yīng)力;2)檢測試件表面應(yīng)力。
              超聲波無損檢測技術(shù)對于大多數(shù)介質(zhì)而言穿透能力比較強,在一些金屬材料中穿透能力可達數(shù)米,并且超聲檢測儀器可便攜到室外或現(xiàn)場使用,與上述章節(jié)所述的其他應(yīng)力檢測方法相比,使用超聲檢測應(yīng)力方法具有以下優(yōu)勢:
              1) 不對被測對象產(chǎn)生任何損傷
              2) 測量非??焖伲娂此?,且可便攜以適合現(xiàn)場作業(yè),也可用于系統(tǒng)集成實現(xiàn)自動化或半自動化應(yīng)力檢測



              3)  測量深度較大,即可實現(xiàn)表面應(yīng)力檢測,也可用于內(nèi)部應(yīng)力檢測
              4)  無任何輻射,對操作人員無任何傷害
              5)  既可測量應(yīng)力,也可以檢測試件內(nèi)部的缺陷,其他應(yīng)力檢測方法無法實現(xiàn)
              6)  適用材料廣泛,理論上可以應(yīng)用于任何非吸聲材料
      由戩威機電研制的超聲應(yīng)力測量分析儀是一款用于測量材料、結(jié)構(gòu)件中殘余應(yīng)力(包括拉應(yīng)力和壓應(yīng)力)和內(nèi)應(yīng)力的精密儀器。定量測量被檢對象中的應(yīng)力對于早期預(yù)測構(gòu)件的變形和損壞具有重大的意義。
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              圖1.1 超聲應(yīng)力測量分析儀

              1.1 測量原理
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              圖1.1.1 基于超聲的應(yīng)力測量原理示意圖

              利用超聲檢測應(yīng)力的基本原理如圖1.1.1所示。整個儀器主要由:超聲脈沖信號源、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析預(yù)處理模塊、應(yīng)力分析軟件系統(tǒng)、超聲波探頭及人機交互終端組成。在被測對象上安放兩個超聲波探頭,分別是發(fā)射和接收探頭,探頭的另外一端分別連接到儀器的信號端口。儀器向發(fā)射探頭發(fā)出激勵信號后,發(fā)射探頭激發(fā)出超聲波并沿被測對象傳播,當(dāng)超聲波遇到有應(yīng)力聚集的區(qū)域,超聲波傳播的速度發(fā)生變化(更準(zhǔn)確地說是相位),如圖1.1.2所示,接收探頭采集到信號回傳至測量儀器,由儀器分析捕捉到這個速度變化量,結(jié)合事先標(biāo)定的材料特征參數(shù),可計算出目標(biāo)區(qū)域應(yīng)力的大小。
      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170706/20170706092550_92446.jpg
              圖1.1.2 應(yīng)力對傳播中的超聲波聲速(相位)的影響


              基于上述測量原理和超聲波在介質(zhì)中傳播的形式,結(jié)合應(yīng)力的分布特征,典型的應(yīng)力測量場景分為兩大類:
      1)近表面應(yīng)力檢測
              這是材料或零部件殘余應(yīng)力檢測較為典型的應(yīng)用場景。使用一對收發(fā)分離的超聲波探頭(也稱超聲波換能器),如圖1.3.3所示,這對探頭設(shè)計時(根據(jù)被測對象的聲速)聲束入射角需滿足第一臨界角的基本條件,激發(fā)的超聲波也被稱做“臨界折射縱波”(LCR),聲傳播的基本特征是:超聲激勵方式為脈沖激勵形式,LCR沿被測對象近表面區(qū)域傳播。
              可測量的深度取決于使用探頭的頻率和被測對象材質(zhì)
      D=αf-0.96
              式中,α為檢測深度修正系數(shù),單位為mm/ns,常用金屬材料參考值:鋼5.98,鋁6.40,銅4.81;f為探頭中心頻率,單位為MHz。

      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170706/20170706092747_50306.jpg
              圖1.1.3 基于LCR近表面應(yīng)力檢測方法示意圖

      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170706/20170706092859_79301.jpg
              圖1.1.4 臨界折射縱波的典型回波信號

      表1.1.1 常見材料表面應(yīng)力測量深度


      材質(zhì)名稱                                
      超聲探頭頻率(MHz                                
      測量深度范圍(mm                                
      備注                                
      鋼                                
      5                                
      1.28                                
                                     

      鋁                                
      5                                
      1.37                                
                                     

      銅                                
      5                                
      1.03                                
                                     




      2)體應(yīng)力檢測
      本處所述的體應(yīng)力是相對于近表面應(yīng)力檢測而言,主要針對的是近表面以下深度的應(yīng)力。在這種應(yīng)用場景下,使用LCR無法觸及待檢測區(qū)域,需使用收發(fā)一體的脈沖回波超  聲波探頭,如圖1.1.5所示,聲束入射方向與被測對象法線方向一致,聲波傳播形式為縱波(L)。較為典型的應(yīng)用案例為螺栓應(yīng)力測量。實際上,這種方式可以推廣至預(yù)緊力檢測,只要確保探頭與被測對象的耦合可靠。





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      圖1.1.5基于超聲縱波體應(yīng)力檢測方法示意圖

      1.2 測量方法 應(yīng)力測量方法主要分為兩種:1)絕對應(yīng)力值測量;2)相對應(yīng)力值測量。這兩種方法的區(qū)分在于基準(zhǔn)的選擇。這里所述基準(zhǔn)指的是在與被測對象具有相同狀態(tài)的參考試塊上所采集到的參考超聲回波信號(基準(zhǔn)聲速)。被測對象應(yīng)力測量啟動后,其余測試區(qū)域使用該基準(zhǔn)參考信號進行聲速差異分析計算,來確定相對的應(yīng)力測量值,如圖1.2.1所示。若參考試塊不存在應(yīng)力(即零應(yīng)力),那么被測對象的應(yīng)力測量值屬于絕對應(yīng)力值。


      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170706/20170706094042_68521.jpg
      圖1.2.1 殘余應(yīng)力相對測量法

      如圖1.2.2所示,當(dāng)參考試塊應(yīng)力值Sx已知,那么被測對象的實測應(yīng)力值Sn就可以轉(zhuǎn)換為絕對值。獲取參考試塊應(yīng)力值Sx屬于標(biāo)定、校準(zhǔn)范疇。總而言之,被測對象的實測應(yīng)力值屬于相對應(yīng)力值還是絕對應(yīng)力值,取決于參考試塊應(yīng)力值(由基準(zhǔn)聲速表征)是否已知。
      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170706/20170706094207_28522.jpg
      圖1.2.2 應(yīng)力測量絕對值與相對值示意圖


      超聲應(yīng)力儀應(yīng)用案例:http://www.jwsci.com/anli.php
      2儀器性能指標(biāo) 2.1 采樣率
              應(yīng)力測試信號高保真,12位A/D總合成不低于1GS/s的高速高精信號采樣速率直取應(yīng)力狀態(tài)原始信息,不使用數(shù)值插值合成還原原始數(shù)據(jù)。最高時域分辨率為0.37ns。

      2.2 信號源
      信號源指的是儀器內(nèi)部用于控制超聲波發(fā)射、接收的激勵源。應(yīng)力測量的精度和可靠性很大程度上取決于激勵信號的質(zhì)量。戩威研制的超聲信號源采用歐美設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。具體技術(shù)指標(biāo)如表2.2.1所示。
      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20171012/20171012142445_11469.jpg

      2.2.1 超聲信號源性能
      超聲信號發(fā)射性能參數(shù)                                        
      脈沖重復(fù)頻率(PRF)                                        
      最高可達10KHz                                        
      激勵電壓                                        
      矩形脈沖100v、300V                                        
      脈沖寬度                                        
      脈寬不超過1ns,在20ns~2us范圍內(nèi)以0.5ns的步進可調(diào)                                        
      匹配阻抗                                        
      在20~500歐姆范圍內(nèi)以5歐姆的步進可調(diào)                                        
      超聲信號接收調(diào)理性能參數(shù)                                        
      增益調(diào)節(jié)                                        
      線性放大系統(tǒng),0~100dB,0.2dB步進量                                        
      高通濾波                                        
      截止頻率0.5MHz、1.0MHz、2.0MHz、5.0MHz和7.5MHz                                          
      低通濾波                                        
      截止頻率 25MHz                                        
      匹配阻抗                                        
      在20~500歐姆范圍內(nèi)以5歐姆的步進可調(diào)                                        
      超聲信號分析處理性能參數(shù)                                        
      檢波方式                                        
      全波、正半波、負半波和RF信號中四選一                                        
      信號抑制                                        
      線性放大系統(tǒng),0~100dB,0.2dB步進量                                        
      材料數(shù)據(jù)庫                                        
      500 ~15,000 m/s,可從控制臺人工調(diào)節(jié)或選擇;                                        
      A/D采樣                                        
      探傷使用16 bits,100 MS/s;應(yīng)力分析12bits,2.5GS/s                                        
      視頻濾波                                        
      軟件跟蹤,跟蹤速度分檔可調(diào)                                        
      動態(tài)濾波                                        
      跟蹤動態(tài)檢測對象所造成的基礎(chǔ)電平的變化,剔除毛刺噪聲                                        
      DAC/TCG/GCG                                        
      可存儲16DACTCG曲線,每條最多1024點,1/65536分級可調(diào);每個檢測周期最大可選4DAC曲線作為參考;GCG單獨門控增益可設(shè).                                        
      A-SCAN顯示                                        
      實時動態(tài)顯示512點                                        
      閘門性能參數(shù)(應(yīng)用于探傷)                                        
      獨立閘門個數(shù)                                        
      4(5)個                                        
      同步方式                                        
      觸發(fā)同步和始波同步二選一                                        
      浮動門                                        
      I門浮動跟蹤可選                                        
      起始范圍                                        
      在0.02~500us范圍內(nèi)以0.001us的步進可調(diào)                                        
      閘門寬度                                        
      在0.02~500us范圍內(nèi)以0.001us的步進可調(diào)                                        
      閘門高度                                        
      在0~100%范圍內(nèi)以0.1%的步進可調(diào)                                        
      報警邏輯                                        
      正邏輯和負邏輯二選一                                        
      報警可靠系數(shù)                                        
      0~15                                        
      門-門(測厚)                                        
      B-A門                                        
      測厚計算精度                                        
      0.37ns*材料聲速                                        
      厚度測量值顯示                                        
      最大值、最小值和平均值                                        
      報警輸出                                        
      可選,最多8項,由用戶自定義                                        

      2.3 測量效率和精度
              單點測試用時不超過4s,在實時檢測模式下,可連續(xù)檢測。聲速時延測量精度最高0.37ns,應(yīng)力測量精度在±10Mpa,分辨率為(0.37*聲彈系數(shù))MPa。

      2.4 線性度可靠性          線性度(非線性誤差)不超過0.297%,線性度測試結(jié)果如圖2.4.1所示。
      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20171012/20171012141623_85456.jpg
              圖2.4.1 線性度測試

      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170909/20170909114203_28704.jpghttp://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170909/20170909114203_70273.jpghttp://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170909/20170909114204_88604.jpg

      (a)7N01鋁合金標(biāo)定驗證                                                 (b)45#鋼全標(biāo)定驗證                                                   (c)鋁合金連續(xù)加載測試


      2.5 重復(fù)可靠性 單點重復(fù)測試500次,測量值波動不超過±0.6MPa。測試結(jié)果如圖2.5.1所示。
      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20171012/20171012142217_25880.jpg
      圖2.5.1 重復(fù)可靠性測試

      2.6 接口
      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170905/20170905143914_50124.jpg
              圖2.6.1 儀器接口
                      ① 充電接口(DC24v), 直流電源接口         
                      ② LAN:10M/100M以太網(wǎng)口         
                      ③ BNC探頭接口:T/R收發(fā)一體超聲探頭接口(一般用于探傷)         
      ④ BNC探頭接口:T收發(fā)分離超聲探頭接口        
                      ⑤ USB接口,直通主控制器         
                      ⑥ USB接口,直通主控制器         

      2.7 續(xù)航能力
              儀器內(nèi)置鋰電池,可連續(xù)使用5~6小時。可外接適配器24v-5A (120W)進行充電。使用節(jié)能設(shè)計理念,信號源、采集單元和處理模塊可獨立上電和關(guān)閉,在不使用某個單元或模塊時,可單獨關(guān)閉。


      2.8 補償技術(shù)
              擁有溫度補償、材料晶粒修正、信號防抖、耦合狀態(tài)補償、噪聲抑制等技術(shù)。

      2.9 工作環(huán)境
              存放溫度:--20℃~70℃;使用溫度:-10℃~50℃;相對濕度:不大于95%。
      2.10 主控制器
      主項                                        
      子項                                        
      性能參數(shù)                                        
      系統(tǒng)參數(shù)                                        
      處理器                                        
      Intel i5-4200U                                        
      內(nèi)存                                        
      4GB  DDR3                                        
      磁盤                                        
      板載 32G,支持 SATA2.5"SSD、HDD 擴展                                        
      顯示接口                                        
      支持 HDMI 和 VGA                                        
      I/O 接口                                        
      網(wǎng)口                                        
      2*RJ-45                                        
      音頻                                        
      LINE-in/out 端口                                        
      USB                                        
      接口面 2 個 USB2.0 和 2 個 USB3.0                                        
      串口                                        
      1*RS-232/485                                        
      觸摸屏                                        
      顯示屏                                        
      10.4"VGA  TFT   LED                                        
      分辨率                                        
      1024x768                                        
      亮度                                        
      350cd/m2                                        
      對比度                                        
      600:1                                        
      最大色彩                                        
      16M                                        
      顯示面積                                        
      304.13x228.10mm                                        
      反應(yīng)時間                                        
      8ms                                        
      像素距離                                        
      0.297x0.297                                        
      最大視角                                        
      (H)160/(V)160                                        
      類型                                        



              3 應(yīng)力檢測方法比較         目前,測量應(yīng)力的方法主要分為兩大類:物理檢測法和機械檢測法。物理檢測法,如X射線衍射法、超聲波法和磁測法等,這些方法均屬于無損檢測,對工件不會造成物理損傷,但成本較高;機械法在測量的過程中要對工件體做全部或部分的破壞,例如切割法(又稱剖分法)和環(huán)芯法對工件的破壞較大,一般將具有殘余應(yīng)力的部分從構(gòu)件中分離或切割出來,使應(yīng)力釋放,然后測量其應(yīng)變的變化求出殘余應(yīng)力,屬于間接測量手段?,F(xiàn)有其他應(yīng)力檢測手法比較如表3.1所示。
      http://www.jwsci.com/kindeditor/attached/image/20170822/20170822104108_97926.jpg

      表3.1 應(yīng)力檢測方法比較匯總表

      方法
      原理
      適用對象
      優(yōu)缺點
                                              X射線衍射法
                                              根據(jù)布拉格定律2dsinθ=nλ,當(dāng)受力時d會發(fā)生變化,通過X射線譜位偏移的大小計算應(yīng)力
                                              常規(guī)法:彈性各向異性的同性晶態(tài)材料。側(cè)傾法:脆性、不透明材料
      1)無損、準(zhǔn)確、可靠;                                         
      2)成本高;                                         
      3)射線穿透能力有限,只能測量樣品表層幾微米厚度的應(yīng)力;                                         
      4)存在輻射,長期操作人員有存在職業(yè)病
                                              中子衍射法
                                              與X射線衍射法類似,通過研究衍射束的峰值位置和強度來獲得應(yīng)變和應(yīng)力
                                              復(fù)合材料、多相材料等
      1)無損、穿透能力強;                                         
      2)空間分辨率可達到毫米量級;                                         
      3)可以測量材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力;                                         
      4)成本高,無法用于現(xiàn)場測量;                                         
      目前國際上穩(wěn)態(tài)堆上用此方法進行材料內(nèi)部應(yīng)力測量,但未廣泛開展使用
                                              磁測法
                                              利用鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)將應(yīng)力的變化轉(zhuǎn)化成可以測量的電量來測量應(yīng)力
                                              鐵磁性材料
                                              儀器輕便、操作簡單、測量速度快,但此法只有用于鐵磁性材料,且對材料結(jié)構(gòu)等因素也較敏感
                                              Stoney公式法
                                              利用Stoney公式通過測量鍍膜前后材料曲率半徑的變化計算殘余應(yīng)力。
                                              懸臂梁法:適合基片彈性好、厚度均勻、薄膜厚度與樣品長度比值較小的器件;基片曲率法:主要應(yīng)用于基底是圓形或長方形的材料
                                              無損、可用于現(xiàn)場測量
                                              剝層曲率半徑法
                                              對基片采用雙層鍍膜,通過測量曲率的半徑變化,利用Stoney公式計算應(yīng)力
                                              硬質(zhì)薄膜材料
                                              工藝相對繁瑣,不適合現(xiàn)場測試
                                              盲孔法
                                              通過鉆孔釋放樣品應(yīng)力,通過測量應(yīng)變計上的應(yīng)變利用彈性理論計算應(yīng)力
                                              各向同性的彈性材料,對一般金屬材料要需要修正計算方法
                                              操作繁瑣、測量精度高,但對構(gòu)件造成損傷,并且粘貼應(yīng)變片需要一定的工藝要求
                                              裂紋柔度法
                                              釋放被測物的殘余應(yīng)力,通過測定相應(yīng)的應(yīng)變、位移或轉(zhuǎn)角等量值,計算分析殘余應(yīng)力
                                              各種熱(冷)軋板材表層與全厚應(yīng)力分布
                                              應(yīng)變測量元件的靈敏度大,具有更好的敏感性和精確性,但測試誤差有待研究
                                              納米壓痕法
                                              采用硬度試驗方法、借鑒盲孔法的應(yīng)變測量思想、根據(jù)應(yīng)力場干涉理論而形成的一種全新的殘余應(yīng)力測量方法
                                              薄膜材料
                                              有極高的力分辨率和位移分辨率、能連續(xù)記錄加載和卸載期間載荷位移的變化
                                              濺射深度剖析法
                                              應(yīng)力致擴散前后的深度剖面發(fā)生變化
                                              薄膜材料
                                              需在薄膜內(nèi)產(chǎn)生較大的應(yīng)力,深度剖析有較高的深度分辨率,目前該方法還沒有任何報道



      作者: 杭州戩威機電    時間: 2018-3-22 15:19
      同行幫頂??!謝謝咯
      作者: 藍精靈    時間: 2018-3-22 16:39
      有儀器的詳細資料嗎?請發(fā)我郵箱:[email protected]
      作者: 杭州戩威機電    時間: 2018-3-23 08:52
      藍精靈 發(fā)表于 2018-3-22 16:39
      有儀器的詳細資料嗎?請發(fā)我郵箱:

      文件已經(jīng)發(fā)送至你郵箱請注意查收喲。

      作者: guichao    時間: 2019-7-6 11:11
      好好學(xué)習(xí),天天向上




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