一种基于共振声学原理的无损检测技术
无损检测技术及其在果品质量安全检测中的应用

无损检测技术及其在果品质量安全检测中的应用引言
随着人们对食品质量与安全的日益关注,无损检测技术在果品质量安全检测中的应用也变得愈发重要。
无损检测技术是指在不损坏被检测样品的情况下,通过对被测样品的内部结构、质量等进行全面、准确的检测与分析的一种技术手段。
在果品行业中,无损检测技术的应用可以有效地提高果品的质量与安全水平,保障消费者的健康,促进果品行业的可持续发展。
本文将从无损检测技术的概念、原理、特点以及在果品质量安全检测中的应用等方面进行探讨。
二、无损检测技术的原理
(一)声学原理
声学无损检测技术是一种利用声学原理进行材料内部缺陷检测的技术手段。
声学无损检测技术能够通过对被检测材料内部声波的传递、反射、漏泄等进行全面而准确的检测与分析。
通过对声波的传播、传播速度及反射等进行检测与分析,可以准确地判断被检测材料内部的缺陷、实际情况等,为果品的质量安全提供了有力的技术支持。
三、无损检测技术的特点
(一)准确性高
无损检测技术具有较高的准确性,在对被检测样品的内部结构、质量等进行检测与分析时,能够做到全面、准确、细致,为果品的质量安全提供了有力的技术支持。
(三)适用范围广
无损检测技术适用范围广,不仅可以应用于果品质量安全检测,还可以应用于其他材料、构件的检测与评估,具有较强的普适性与通用性,为果品的质量安全提供了有力的技术支持。
(三)果品保存及运输过程监测
无损检测技术可以对果品保存及运输过程进行全面、准确的监测与分析,能够及时发现果品保存及运输过程中出现的问题,为果品的质量安全提供了有力的技术支持。
超声波探伤原理

超声波探伤原理1超声波探伤:原理介绍超声波探伤是一种基于声学原理的无损检测技术,它可以用来检测金属、塑料、陶瓷等物体内部的结构缺陷,或者无法用人眼看见的物质缺陷,如强度增强材料的裂纹等,它是一种广泛应用于构件检测的现代化技术。
2特点超声波探伤的特点是通过声波的传播,可以实时获取物体内部的缺陷信息,且无需对构件损坏。
此外,超声波探伤具有简便和快速的特点,可以在短时间内完成检测任务,而且还可以实现实时显示和电脑报告。
3工作原理超声波探伤是通过发出超声波来检测构件内部缺陷的,检测系统由一台频率超声传送装置和一个超声波反射探头组成,其中发射装置可以产生高能超声波信号,而探头用来将发出的超声信号传送到构件内部,然后根据反射信号的强度和响应时间进行探测处理,从而识别定位内部的缺陷。
因为超声波的传播速度与材料的硬度有关,所以只要知道传播时间差,通过三维扫描就可以提取出测试区域内的缺陷信息。
如果是在金属表面的拉出条查法,则可以测量出声波的反射模式,从而推断出测试表面上有无缺陷。
4应用领域超声波探伤主要应用于汽车、航空、船舶领域,用来检测复杂且难以检测的金属复合结构;它也适用于管道工业,可以检测管道等无损检验;在桥梁、化工领域,超声波探伤可以用来检测坝堤等工程中的结构缺陷。
此外,超声波探伤技术还可用于检测密封件、钢管、压力容器、电池、海洋制造构件等,以保障安全性、耐久性和可靠性,是一种广泛应用于构件检测的现代化技术。
5优点超声波探伤技术能够在最短时间内,在最细致的程度上检测出物体内部缺陷,而不会像其他技术那样对构件破坏。
此外,本技术对构件技术的适应性很强,不仅可以测量材料的形态,还可以检测各种强度增强材料的表面裂纹等。
此外,超声波探伤技术还具有良好的现场性、非破坏性,携带简单、实施快捷、费用低的优势,无论是定位还是测量,都易于操作,数据采集准确可靠,具有很强的针对性和准确性,使它成为集便捷性和可靠性于一体的新型检测技术系统。
混凝土材料声发射技术在建筑结构中的应用研究

混凝土材料声发射技术在建筑结构中的应用研究一、引言混凝土是一种常见的建筑材料,因其强度高、耐久性好、施工方便等特点而被广泛应用于建筑结构中。
然而,混凝土在使用过程中会受到各种力的作用,其中包括外力和内部力。
这些力的作用可能会导致混凝土结构的损坏和破坏,进而威胁到建筑物的安全。
因此,如何及早发现混凝土结构的损伤和裂缝,以便及时采取措施进行修补和加固,成为了一个重要的问题。
近年来,声发射技术被广泛应用于混凝土结构的监测和评估中。
声发射技术可以通过对混凝土结构中发生的微小声波进行检测和分析,来判断混凝土结构是否存在裂缝和损伤。
本文将从混凝土材料的基本性质、声发射技术的原理、声发射技术在混凝土结构监测中的应用等方面,对混凝土材料声发射技术在建筑结构中的应用进行研究。
二、混凝土材料的基本性质混凝土是一种由水泥、细集料、粗集料和适量的水混合而成的建筑材料。
混凝土的基本性质包括强度、耐久性、密实性、抗冻性等。
其中,强度是混凝土最重要的性质之一,其大小决定了混凝土结构的承载力和抗震性能。
耐久性是指混凝土在外界环境作用下的稳定性和耐久性能。
密实性是指混凝土的坚实程度,与混凝土的强度和耐久性密切相关。
抗冻性是指混凝土在低温环境下的抗冻性能。
混凝土的性质受到多种因素的影响,包括材料配合比、水灰比、细集料和粗集料的种类和质量等。
因此,在混凝土结构的设计和使用过程中,需要对混凝土的基本性质进行全面的评估和监测,以确保混凝土结构的安全性和可靠性。
三、声发射技术的原理声发射技术是一种基于声学原理的无损检测技术,可以用于检测材料中的微小声波。
声发射技术的原理是,当材料中存在裂缝、缺陷或破坏时,会产生微小的应力波,这些应力波会以声波的形式传播,被传感器检测到并转化为电信号。
通过对这些电信号进行分析和处理,可以判断材料中是否存在裂缝和损伤。
声发射技术的检测过程包括声源产生、传播和接收三个环节。
在声源产生环节中,声源可以是材料中的裂缝、缺陷或破坏,也可以是外界力的作用。
无损检测技术的原理及其应用

无损检测技术的原理及其应用随着工业技术的不断发展,越来越多的工业产品需要通过无损检测技术来进行质量检测,以保证其对人物和环境的安全性。
那么,无损检测技术到底是什么?它又是如何工作的?本文将详细介绍无损检测技术的原理及其应用。
什么是无损检测技术?无损检测技术,也被称为无损检验技术,是一种可以对材料和构件进行检测而不会对其造成破坏或影响的技术。
所谓无损,就是指检测过程中没有损伤或改变被检测对象的状态。
这种技术可以用来检测各种材料,包括金属、非金属或者复合材料等,以确保其质量和可靠性。
无损检测技术的原理无损检测技术基于物理学的原理进行工作,主要利用材料或构件中不同的特性,比如密度,导电性,磁性,声学特性,以及光学特性等等,来检测其质量和结构完整性。
1. 金属材料检测金属材料的无损检测主要基于材料中的电磁特性,例如电磁感应、电阻、涡流、磁粉等现象。
其中涡流检测技术通过引入一个交变电场,生成涡流,依据涡流作用于金属中导致感应电磁场变化的原理,对金属材料进行质量检测。
2. 焊缝检测焊接工艺是工业生产中常用的加工方式,无损检测技术也可以用于焊接接头的质量检测。
通常采用超声波检测和光电检测方式。
而超声波检测主要是通过投射高频声波到焊接接头上,利用声波在介质中的不同传播速度,得出焊缝中的缺陷信息。
3. 液面深度检测液体的无损检测技术主要应用于液体流量、液位及液体质量的检测。
其中液位检测是指通过检测液体表面与液体表面间的声速差,或检测表面反射波的时间差来实现工作的。
应用领域无损检测技术的应用范围广泛,包括石油工业、航空航天工业、汽车工业、船舶工业、建筑工业等领域。
下面,我们将详细介绍其中一些应用领域。
1. 石油工业在石油工业中,无损检测技术主要应用于管道和储罐的检测。
其主要目的是检测管道或储罐是否出现渗漏、裂纹、腐蚀等问题,以确保其安全运行。
常见的无损检测技术包括超声波检测、电磁检测、涡流检测等。
2. 航空航天工业在航空航天工业中,无损检测技术主要用于飞机结构和发动机部件的质量检测。
超声波检测技术在航空制造中的应用前景展望

超声波检测技术在航空制造中的应用前景展望超声波检测技术是一种基于声学原理的无损检测方法,它通过发送超声波到被测物体,利用声波在不同介质中传播速度的差异和声波的反射、折射、散射等特性,来检测材料内部的缺陷和异质性。
在航空制造领域,超声波检测技术具有广泛的应用前景。
本文将探讨超声波检测技术在航空制造中的应用前景。
首先,超声波检测技术在航空制造中的一个重要应用领域是飞机结构的缺陷检测。
由于飞机在经历长时间的使用和接受复杂环境的影响后,结构可能出现一些潜在的缺陷,如裂纹、孔洞等。
通过使用超声波检测技术,可以在无需拆卸飞机的情况下,对飞机的结构进行全面而准确的缺陷检测。
这不仅能提高飞机的安全性,还能延长飞机的使用寿命。
其次,超声波检测技术在航空制造中的另一个重要应用领域是焊接接头的质量控制。
航空制造过程中,焊接是一个不可或缺的工艺,但焊接接头的质量对于飞机的性能和安全至关重要。
超声波检测技术可以检测焊接接头中可能存在的疏松、裂纹等缺陷,从而及时发现并解决问题。
通过使用超声波检测技术,可以大大提高焊接接头的质量,并确保飞机在使用过程中的可靠性。
此外,超声波检测技术在航空制造中还可以应用于涡轮发动机叶片的检测。
涡轮发动机是飞机的关键部件之一,其叶片的质量对于发动机的性能和寿命有着重要影响。
超声波检测技术可以精确地检测叶片的表面和内部缺陷,如裂纹、夹杂等。
通过及时发现叶片的缺陷,并进行必要的维修或更换,可以保证发动机的正常运行,提高航空器的可用性。
另外,超声波检测技术在航空制造中还可以用于复合材料的检测。
在航空制造中,复合材料被广泛应用于飞机的结构中,以提高其强度和轻量化程度。
然而,复合材料对于传统的缺陷检测方法来说具有一定的挑战,因为其内部结构复杂多样。
超声波检测技术可以有效地检测复合材料中的缺陷,如排气泡、纤维断裂等,从而确保飞机结构的完整性和可靠性。
总而言之,超声波检测技术在航空制造中具有广泛的应用前景。
声波共振原理

声波共振原理
声波共振原理是指当物体受到特定频率声波的作用时,声波与物体的固有频率相匹配,导致物体发生共振现象。
这种共振现象可以增加物体的振动幅度,使其产生更大的声音或者引起结构破坏。
在声学、机械工程、音乐等领域中,声波共振原理都具有重要的应用。
当一个物体受到声波的作用时,声波会使得物体的分子或振动系统发生周期性的振动。
当外界声波的频率与物体的固有频率相匹配时,物体会发生共振现象,振动幅度增加。
这是因为声波对物体进行周期性的推动,推动力和物体的固有频率相一致,从而达到共振的效果。
声波共振现象在很多领域都有应用。
在音乐演奏中,乐器的共鸣腔体会与声波共振,产生更加丰满的音色。
在建筑工程中,钢结构或桥梁等物体的共振现象需要被避免,因为共振可能导致结构破坏。
在工业生产中,利用声波共振原理可以进行无损检测,检测材料或构件的质量。
声波共振原理也在医学领域有重要应用。
例如,超声波共振成像技术利用了声波的共振现象,可以对人体进行无创检查,获取图像信息,用于诊断和治疗。
总之,声波共振原理是声学和振动学中的重要概念,它具有广泛的应用领域,对于理解和应用声波现象具有重要意义。
相共振无损检测原理

相共振无损检测原理相共振无损检测是一种基于共振效应原理的无损检测技术。
它利用被检测物体的自然频率与外加激励频率之间的共振现象来判断被检测物体的缺陷或性能状态。
本文将详细介绍相共振无损检测的原理及其应用。
相共振无损检测原理的核心是共振效应。
当一个物体受到外界激励时,如果激励频率与物体的固有频率相等或接近,就会出现共振现象。
这时物体的振动幅度将会显著增大,达到最大值。
而当激励频率与物体的固有频率不匹配时,物体的振动幅度将会较小。
利用共振效应进行无损检测的关键是寻找到被检测物体的固有频率。
在相共振无损检测中,常用的激励方式是通过震动台或者振动探头对物体进行激励,同时使用传感器或传感器阵列来检测物体的振动响应。
通过改变激励频率的大小,可以逐渐靠近物体的固有频率,当物体达到共振状态时,振动响应将会显著增大。
相共振无损检测可以应用于多种材料和结构的检测。
例如,在金属材料中,可以通过相共振无损检测来检测缺陷、疲劳裂纹和材料损伤等。
在复合材料中,可以利用相共振无损检测来评估材料的强度和刚度,以及检测纤维增强材料中的裂纹和层间剥离等缺陷。
此外,相共振无损检测还可以应用于建筑结构、航空航天领域等多个领域。
相共振无损检测的优点在于其高灵敏度和高精度。
由于共振效应的存在,当被检测物体达到共振状态时,振动响应将会显著增大,从而使得缺陷或异常状态更容易被检测到。
同时,相共振无损检测还可以通过对振动信号的频谱分析,获取更多关于被检测物体的信息,提高检测的准确度。
然而,相共振无损检测也存在一些限制和挑战。
首先,由于共振效应的存在,只有在激励频率与被检测物体的固有频率相匹配时,才能够得到明显的振动响应。
因此,在实际应用中,需要事先获取被检测物体的频率特性信息。
其次,相共振无损检测对环境的要求较高,环境噪声和杂散振动都可能对检测结果产生干扰。
此外,相共振无损检测通常需要专门的设备和技术来进行,对于一些特殊的材料和结构,可能需要定制化的检测系统。
声学无损检测技术研究

声学无损检测技术研究声学的无损检测技术可以被定义为一种非破坏性检测技术,它适用于各种物体的检测,包括了水、空气、金属、混凝土等等。
声学无损检测技术广泛应用在检测性能退化、隐蔽缺陷、质料结构以及组织属性等等方面。
本文将从声学无损检测技术的定义、分析和实际应用角度,对其进行一些探讨。
一、定义的概述声学无损检测技术被定义为一种非破坏性检测技术,可以无需破坏被检测物体,从而检测它们的扭曲、出现裂缝、疲劳、腐蚀、瘀伤、变形以及构图等方面的性能分布。
声学无损检测技术技术能快速、可靠地检测各种物体的不可见缺陷,并提供必要的信息以便进行快速的维修和更换操作。
二、声学无损检测技术的分析声学无损检测技术基于材料的声波特性,从而对其进行必要的检测和诊断。
它在很大程度上依赖于探测仪表的性能、灵敏度和可靠性。
声学无损检测技术涉及的主要参数包括波速、振幅、频率以及相位的测量。
在声学无损检测技术中,探头产生的波将在受检物体内部传播,从而在其内部反射和传播。
根据探头和受检物体的不同材料特性,反射和传播出来的波将呈现出不同的形态。
通过分析这些波的形态,我们可以推断出受检物体的畸变情况,并进一步确定其中存在的缺陷类型和位置。
在信噪比允许的范围内,声学无损检测技术能够检测到很小的缺陷,因此,在工业制品的生产和使用方面有着广泛的应用。
三、实际应用及其前景声学无损检测技术的实际应用包括水下测深、地质探测、铁路检测、建筑结构检测、水泥混凝土以及金属结构的检测等。
在航空工业上,声学无损检测技术被广泛应用于飞机外壳和发动机的检测,以及其他一些航空部件的性能检测。
在医学领域中,声学无损检测技术的应用包括产前检查、听力和语音诊断、以及影像技术的快速检测等。
从长远来看,声学无损检测技术还有广阔的前景。
它可以应用于更多领域,包括自动化控制、机器视觉、机器人技术以及自动驾驶技术等。
未来,我们还将看到更多先进的算法和机器学习技术的引入,以提高声学无损检测技术在工业和医疗领域中的应用效率。
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一种基于共振声学原理的无损检测技术Gail R Stultz、Richard W Bono、Mark I Schiefer 著嘉兆科技王健、陈闪译摘要快速发展的汽车制造行业对粉末金属件和铸造件的机械加工要求日益提高,客户和主机厂对产品质量的高要求已经不能容忍几个PPM的不合格率,因此在整个供应链中,产品的零缺陷率已经是大势所趋。
为了达到产品零缺陷的要求,制造厂家希望在产线中投入在线无损检测设备,这种在线无损检测设备需要有精度高、可靠性高和检测速度快等特点。
基于共振声学原理的NDT系统(简称RAM-NDT)正是基于上述需求开发的一套无损检测系统。
NASA 对构成飞行器部件的每一个零件进行质量检测,RAM-NDT系统的检测目的就是对部件进行100%地测试和筛选。
基于结构动力学和静力学特性,RAM-NDT是一项已被实验室证实、成熟、稳定且性价比高的无损测试技术。
1.典型案例同其他粉末金属部件供应商一样,ABC公司已经开始对生产过程中的部件分批次进行磁粉无损检测。
问题源于一个客户-汽车生产商遭遇了现场故障,导致ABC公司需要承担部分责任并且支付全部客户现场检测费用。
为避免损坏公司名誉,丢失现有客户和新客户,ABC 开始对部件进行大批量磁粉探伤检测,对全套生产线进行三遍视觉检测,即三名技术人员分别对每个部件进行视觉检测。
所有可以从其他岗位调来的员工都被拉来应对这场危机。
为确保质量,必须对产品进行100%出厂检测;传统的无损检测技术,如磁粉技术,液体渗透,涡流,X射线,或纯粹的目视检测都是非常辛苦的主观人工检测方法。
因此,这种费神费力的全检手段很少能够持续下去,进而导致“缺陷部件轮盘赌”的恶性循环。
基于共振声学原理的无损检测技术简称RAM-NDT,该技术可以为生厂商的大批量产品提供安全可靠的产品检测以及定量、客观的检测结果。
其特点是简单直接、吞吐量大、成本低,可以轻松的消除人为因素引起的误差,而对生产的影响微乎其微。
RAM-NDT通过测量待测部件的完整性来判别该部件是否存在缺陷。
该技术在粉末金属件、锻件和铸件生产线有着大量的成功案例,说明RAM-NDT已成为解决这类问题最为简单和高效的解决方案。
[NextPage]2.历史无损检测技术(以下简称NDT)为零部件生产商提供质量控制检测的历史可以追溯到工业制造时代初期。
最初,经营者采用的目视检测法是零部件质量控制的主要方法。
随着先进NDT技术的发展,磁粉探伤检测成为铸造件、锻造件、以及新兴的粉末金属件等质量控制的主要方法。
这种目前最为普遍的主观检测技术在过去的五十多年里基本保持不变。
传统的NDT技术专注于检测和诊断产品缺陷,利用目视技术或成像技术通过扫描来寻找缺陷。
对于典型案例中的事件,找出不合格件的重要性要远高于确定缺陷类型。
只有当评估或检测某些系统时,如天然气管道或类似产品,才可能要求诊断出具体的缺陷类型,而大批量制造型零部件的100%检测往往不需要确定具体的缺陷类型,重要的是判断出部件是否符合要求而不是其原因。
因此,像RAM-NDT这种客观检测方法要优于主观诊断方法。
扫描法包括磁粉探伤(MT),超声波检测(UT),涡流/电磁测试(ET),染料渗透测试(PT),X-ray/放射测试(RT)和目视检测(VT)法。
这些传统的无损测试方法和共振检测法根本区别在于扫描原理的不同。
扫描法由人工操作并且需要操作者的主观判断,因此,必须对操作者进行一定的技术培训和/或使之具备一定资质来恰当地判断出部件的缺陷及其对部件功能的影响。
另外,当某种技术需要由人为进行判断的话,其可靠性就大打折扣。
在《Juran’s Quality Handbook》中Juran指出,操作者的平均可靠性只有80%左右,这个数字反映的是人类判断的因素,而不是技术本身的精确性,参考文献1。
这些扫描技术都没有考虑到如何对每个部件进行有效的、成本低廉的、结果可靠的100%检测。
需要注意的是,在一些案例中涡流检测技术可以被视为“整体部件”检测法,也能实现自动化检测,测试时通过一个环绕线圈,依靠高速电流实现自动检测。
然而这种情况下由于缺陷表面的类型限制或参数的不同,探伤的有效性被降低。
相反,共振检测法测量的是待测件的结构响应,将这个响应和合格部件的结构响应进行对比来判别这个待测件是否存在缺陷。
这种方法是对结构整体进行测量,包括结构的内部缺陷和外部缺陷,并给出客观和定量的检测结果。
这种结构响应是由结构的共振特性决定的,是独一无二的、可重复测量的特征,它反映了部件的几何特点和材料属性,是共振检测技术的基础。
测试过程中,一次测试就可以测量出一个部件的共振特性。
表格1给出了粉末金属件、铸件和锻件会产生的一些典型缺陷类型。
之前讨论的大多传统的NDT技术也可以将这些缺陷检测出来,但是只有共振检测法可以在一次测试中客观地探测出所有缺陷类型(包括深层亚表面缺陷)。
表1. 共振检测法可探测的典型的缺陷类型利用共振检测技术将缺陷部件筛选出来后,可以再使用传统NDT技术对缺陷部件进行主观诊断,这样有利于确定造成缺陷的原因,最终改进生产过程。
表2是各种的NDT技术对不同缺陷类型的判别能力。
ASME出版的标准详细说明了这里提到的每一种传统的无损检测方法,参见文献2-8。
表2. 传统NDT技术的缺陷判别能力[NextPage]3. 理论依据模态分析是用于研究机械结构的动力学特性一种分析手段。
所有的金属结构,如齿轮等看起来非常坚硬的结构,都会因各种原因而产生变形。
这种变形通过肉眼很难观察到,但通过模态分析就能将其描述出来。
每一种结构都有特定的共振频率,在这些共振频率点处,任意小的能量输入都会被结构本身放大。
例如,音叉和钟在受到很小的触碰下,也会以特定的频率产生长时间的振动,这些特定频率成为结构的固有频率。
产生的声音也是直接由这些固有频率引起的。
事实上,结构的振动表现为一系列单频振动的叠加,任何结构产生的声音都是由这类振动引起的。
RAM-NDT技术正是利用了结构的这个动力学特性来评价待测部件的整体性和一致性的。
如图1所示的单自由度振子系统,包含质量块,弹簧和阻尼。
系统的三个基本元素分别是质量(m)、刚度(k)和阻尼(c),系统状态可由质量块的位移来描述,激振力F输入给系统的能量表现为质量块的动能和弹簧的弹性势能,并由阻尼在不断耗散。
系统的数学表达式,也称为运动微分方程见式(1),mx''(t)+cx'(t)+kx(t)=F(t) (1)对于一个无阻尼系统,上述运动方程的解见下式(2)由式(2)可见,无阻尼结构的固有频率f由结构的质量和刚度决定。
对于多自由度系统,式(2)中质量和刚度的关系仍然成立。
增加刚度会提高固有频率,增加质量会降低固有频率。
拿吉他的琴弦而言,大直径的琴弦(质量更大)产生的声音比细弦更为低沉;张紧的琴弦产生的声音比松散的琴弦更为高亢。
RAM-NDT技术正是利用这些结构的基本特性来评价待测物的整体性和一致性的。
图1. 单自由度系统示意图固有频率是结构的全局属性,结构的缺陷会导致固有频率的偏移。
例如,裂纹会改变裂纹所在处周围的刚度,密度的变化或气孔会改变结构的质量。
裂纹一般会降低结构的刚度,导致固有频率降低。
类似的,气孔会导致减小结构质量,进而导致固有频率升高。
假如缺陷大小和位置在某一阶模态表现明显,那么这一阶固有频率的偏移是可以通过测量得到的。
某些缺陷甚至是可以通过人耳判别出来的,比如存在裂纹的钟产生的钟声和完好的钟产生的钟声是有明显差异的。
[NextPage]4. 共振声学原理关于共振检测技术和理论背景已经分别在第二和第三部分中描述过。
这一部分主要讨论共振检测的具体工作过程和共振声学法的优点。
共振检测是基于模态分析方法而简化的一种检测手段,以批量产品的质量控制为目的。
常规的检测流程如下:1. 对待测件施加一个的敲击力,这个敲击力大小恒定、且可重复输出,在分析频段范围内具有平坦的能量谱,一般由手动力锤或电动力锤输出。
2. 利用麦克风或加速度传感器以及一个带有抗混叠滤波的高速模数转换器采集待测物在敲击力下产生的声学或振动响应。
3. 对采集的时域数据进行快速傅里叶变换,将其转换成频域数据。
4. 将每个待测件的频域曲线与标准频域曲线进行对比,分析其一致性,标准频域曲线是来自于已知合格部件的测试曲线。
共振频率表现为频谱曲线上各个峰值,“合格件”频谱曲线的各个峰值与标准曲线在幅度和频率与标准频域曲线是一致的。
频谱曲线上峰值的幅度和频率差异都意味着该待测件与合格件有差异。
简而言之,共振声学技术就是通过敲击待测件,并利用麦克风“听取”其声学响应。
可控的敲击力在频域上是一条平坦的能量谱,麦克风实现对结构的非接触式测量。
输入能量在待测件的固有频率点被“放大”和辐射,并被麦克风采集到,图2给出了一套麦克风采集到的0-40kHz的响应曲线。
待测部件严重的缺陷一般能通过人耳直接判断,但人耳带有主观性,且人耳在高频和低频的判别能力很差。
然后很多小的缺陷往往体现在20kHz以上的共振频率点处,这些缺陷通过普通的产线质量控制手段很难避免。
这些缺陷一般表现为共振峰值的偏移,如图3所示。
特定共振峰值的偏移体现了特定位置的缺陷。
共振频率是结构的固有特点,一般一个缺陷至少会影响一个共振频率,基于这样的原因,建议在实际操作中多设置一些频率标准。
在进行信号处理时,施加一个时延函数会提高判别结果的精度。
有时,一个缺陷不会引起共振频率的明显偏移,但会影响结构辐射声音的时间长短,通过对麦克风响应施加一个时延(一般延迟几个毫秒),缺陷件的某些共振峰值就不会被探测到,因为这些共振峰值的能量很快就衰减掉了,如图4所示,红色曲线在该频率范围内就不存在共振峰值。
以一个有裂纹的钟为例,敲击它产生声音的持续时间就不会有好的钟持续的时间长。
基于上述的测试流程,RAM-NDT系统很容易实现自动化测试和大批量测试。
无需对待测件进行预处理-无需磁化、无需表面清洁、无需浸透等,省去了大量化学材料以及产生的废料。
待测部件在传送带上移动时按次序受到力锤敲击和声音采集,检测速度高达每秒钟一件。
整个过程没有任何停顿,也不需要采用昂贵的机械臂来进行精确位置的传感器粘贴和振动采集,适合不同类型和不同形状的产品检测,只需要简单的调试就能定位合适的敲击位置。
正是由于系统的自动化能力、检测结果的客观性和准确性,RAM-NDT系统非常适用于生产线的批量产品质量控制。
系统的核心部件如图5和图6所示。
麦克风、电动力锤和NEMA 智能控制器的外围设计非常坚固耐用,也非常符合如铸铁车间等条件恶劣的使用环境。
图7显示了一套全自动NDT测试系统。
RAM-NDT的使用关键步骤是合适的设置频率标准。
每一类待测部件都需要设置一类频率标准,且待测部件处于同一种工艺状态。