專利名稱：焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲波測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量裝置及方法，具體地說(shuō)是一種利用超聲波測(cè)量焊接結(jié)構(gòu)焊縫殘余應(yīng)力的裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越大，焊接結(jié)構(gòu)的安全性能也受到越來(lái)越多的關(guān)注。殘余應(yīng)力是評(píng)價(jià)焊接結(jié)構(gòu)安全性能的重要參數(shù)之一，焊接結(jié)構(gòu)焊縫中存在殘余應(yīng)力會(huì)引起焊接結(jié)構(gòu)抗疲勞強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕能力的降低，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)安全性能具有很大的影響。因此對(duì)焊接結(jié)構(gòu)焊縫的殘余應(yīng)力進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量具有重大意義。殘余應(yīng)力的測(cè)量方法可分為機(jī)械測(cè)定法和物理測(cè)定法。機(jī)械測(cè)定法主要有機(jī)械釋放法、硬度法、沖擊壓痕法、云紋干涉法，上述方法均屬于破壞性的殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，不適用現(xiàn)場(chǎng)的殘余應(yīng)力測(cè)量。物理測(cè)定法主要有X射線衍射法、中子衍射法、掃描電子聲顯微鏡、磁彈性法等，這些方法也都有各自的缺點(diǎn)，如對(duì)人體輻射、測(cè)量精度低、測(cè)量?jī)x器笨重等，同樣不適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本發(fā)明提供一種焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量裝置及方法，目的是提供一種應(yīng)用臨界折射縱波進(jìn)行測(cè)量的裝置及方法，并對(duì)被檢測(cè)部位不造成損傷，該測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便攜帶，適宜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量裝置，包括有機(jī)玻璃楔塊及永久磁鐵；以底部開(kāi)口的非導(dǎo)磁外殼為主體結(jié)構(gòu)，非導(dǎo)磁外殼的上部設(shè)有高頻插座，非導(dǎo)磁外殼內(nèi)的下部?jī)啥朔?別固定連接有永久磁鐵,永久磁鐵內(nèi)側(cè)設(shè)有有機(jī)玻璃楔塊,機(jī)玻璃楔塊的斜面上依次連接壓電陶瓷晶片和鎢粉環(huán)氧吸聲層；電極引線由高頻插座引出穿過(guò)非導(dǎo)磁外殼頂部與壓電陶瓷晶片連接在一起。所述的有機(jī)玻璃楔塊為斜面向上設(shè)置的結(jié)構(gòu)。焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量方法，包括脈沖信號(hào)源、發(fā)射探頭、接收探頭、信號(hào)接收處理裝置和顯示器；由脈沖信號(hào)源發(fā)出信號(hào)，同時(shí)信號(hào)接收處理裝置開(kāi)始計(jì)時(shí)，信號(hào)經(jīng)發(fā)射探頭轉(zhuǎn)換為臨界折射縱波發(fā)射到被檢焊接結(jié)構(gòu)表面；接收探頭接收到臨界折射縱波信號(hào)后，信號(hào)接收處理裝置停止計(jì)時(shí)；接收探頭將接收到的臨界折射縱波信號(hào)發(fā)送到信號(hào)接收處理裝置，信號(hào)接收處理裝置根據(jù)接收到的信號(hào)計(jì)算出臨界折射縱波在被檢焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳播時(shí)間，并將結(jié)果顯示在顯示器上上，由傳播距離和時(shí)間計(jì)算出臨界折射縱波的傳播速度，最終根據(jù)傳播速度計(jì)算出焊接結(jié)構(gòu)中焊縫的殘余應(yīng)力。超聲波的傳播受到傳播介質(zhì)的物理性能的影響，在傳播中攜帶著傳播介質(zhì)的大量信息。縱波屬于超聲波型的一種，具有傳播速度快、衰減小等特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)力較為敏感。當(dāng)縱波在介質(zhì)表面進(jìn)行傳播時(shí)，被稱為臨界折射縱波，屬于一種特殊的縱波。
本發(fā)明應(yīng)用臨界折射縱波在固體中的傳播原理，通過(guò)發(fā)射探頭發(fā)射出臨界縱波在被檢焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播，接收探頭接收到臨界折射縱波后將信號(hào)發(fā)送到信號(hào)接收處理裝置，信號(hào)接收處理裝置計(jì)算出臨界折射縱波在焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳播時(shí)間，并將結(jié)果顯示在顯示器上，由傳播距離和時(shí)間計(jì)算出臨界折射縱波的傳播速度，最終根據(jù)傳播速度計(jì)算出焊接結(jié)構(gòu)中焊縫的殘余應(yīng)力。本發(fā)明對(duì)被檢測(cè)焊接結(jié)構(gòu)不造成損傷，并且本發(fā)明所述的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便攜帶，操作簡(jiǎn)單易行，適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。



圖I是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明實(shí)施方式圖框示意圖。圖中高頻插座1，電極引線2，鎢粉環(huán)氧吸聲層3，壓電陶瓷晶片4，有機(jī)玻璃楔塊5，永久磁鐵6，非導(dǎo)磁外殼7，脈沖信號(hào)源8，發(fā)射探頭9，接收探頭10，信號(hào)接收處理裝置
11,顯示器12，被檢焊接結(jié)構(gòu)13。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量裝置，如圖I所示，由探頭由高頻插座I、電極引線2、鎢粉環(huán)氧吸聲層3、壓電陶瓷晶片4、有機(jī)玻璃楔塊5、永久磁鐵6和非導(dǎo)磁外殼7組成。本發(fā)明以非導(dǎo)磁外殼7作為主體結(jié)構(gòu),非導(dǎo)磁外殼7為底部開(kāi)口的非導(dǎo)磁外殼，非導(dǎo)磁外殼7的上部為高頻插座1，非導(dǎo)磁外殼7內(nèi)的下部?jī)啥朔謩e固定連接有永久磁鐵6,永久磁鐵6內(nèi)側(cè)為斜面向上放置的有機(jī)玻璃楔塊5,有機(jī)玻璃楔塊5斜面上依次連接壓電陶瓷晶片4、鎢粉環(huán)氧吸聲層3，電極引線2由高頻插座I引出穿過(guò)非導(dǎo)磁外殼7頂部與非導(dǎo)磁外殼7內(nèi)的壓電陶瓷晶片4連接在一起。本發(fā)明所述的一種焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量方法，如圖2所示，本發(fā)明裝置即可作為發(fā)射探頭又可以作為接收探頭。具體是由脈沖信號(hào)源8、超聲波發(fā)射探頭9和接收臨界折射縱波的接收探頭10、信號(hào)接收處理裝置11和顯示器12組成。超聲波發(fā)射探頭9和接收臨界折射縱波的接收探頭10即為本發(fā)明所述的焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量裝置，是根據(jù)壓電效應(yīng)制作而成。該裝置即可以用作超聲波發(fā)射裝置又可以作為超聲波接收裝置。本發(fā)明應(yīng)用臨界折射縱波在固體中的傳播原理，由脈沖信號(hào)源8發(fā)出信號(hào)，同時(shí)信號(hào)接收處理裝置11開(kāi)始計(jì)時(shí)，信號(hào)經(jīng)發(fā)射探頭9轉(zhuǎn)換為臨界折射縱波發(fā)射到被檢焊接結(jié)構(gòu)13表面，接收探頭10接收到臨界折射縱波信號(hào)后，信號(hào)接收處理裝置11停止計(jì)時(shí)；接收探頭10再將接收到的臨界折射縱波信號(hào)發(fā)送到信號(hào)接收處理裝置11，信號(hào)接收處理裝置11根據(jù)接收到的信號(hào)計(jì)算出臨界折射縱波在被檢焊接結(jié)構(gòu)13內(nèi)部的傳播時(shí)間，并將結(jié)果顯示在顯示器上12上，由傳播距離和時(shí)間計(jì)算出臨界折射縱波的傳播速度，最終根據(jù)傳播速度計(jì)算出焊接結(jié)構(gòu)中焊縫的殘余應(yīng)力。
權(quán)利要求
1.焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量裝置，包括有機(jī)玻璃楔塊(5)及永久磁鐵(6)，其特征是以底部開(kāi)口的非導(dǎo)磁外殼(7)為主體結(jié)構(gòu)，非導(dǎo)磁外殼(7)的上部設(shè)有高頻插座(I)，非導(dǎo)磁外殼(7)內(nèi)的下部?jī)啥朔謩e固定連接有永久磁鐵(6),永久磁鐵(6)內(nèi)側(cè)設(shè)有有機(jī)玻璃楔塊(5)，機(jī)玻璃楔塊(5)的斜面上依次連接壓電陶瓷晶片(4)和鎢粉環(huán)氧吸聲層(3);電極引線(2)由高頻插座(I)引出穿過(guò)非導(dǎo)磁外殼(7)頂部與壓電陶瓷晶片(4)連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量裝置，其特征是所述的有機(jī)玻璃楔塊(5)為斜面向上設(shè)置的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量方法，其特征是包括脈沖信號(hào)源(8)、發(fā)射探頭(9)、接收探頭(10)、信號(hào)接收處理裝置(11)和顯示器(12);由脈沖信號(hào)源(8)發(fā)出信號(hào)，同時(shí)信號(hào)接收處理裝置(11)開(kāi)始計(jì)時(shí)，信號(hào)經(jīng)發(fā)射探頭(9)轉(zhuǎn)換為臨界折射縱波發(fā)射到被檢焊接結(jié)構(gòu)(13)表面；接收探頭(10)接收到臨界折射縱波信號(hào)后，信號(hào)接收處理裝置(11)停止計(jì)時(shí)；接收探頭(10)將接收到的臨界折射縱波信號(hào)發(fā)送到信號(hào)接收處理裝置(11)，信號(hào)接收處理裝置(11)根據(jù)接收到的信號(hào)計(jì)算出臨界折射縱波在被檢焊接結(jié)構(gòu)(13)內(nèi)部的傳播時(shí)間，并將結(jié)果顯示在顯示器上(12)上，由傳播距離和時(shí)間計(jì)算出臨界折射縱波的傳播速度，最終根據(jù)傳播速度計(jì)算出焊接結(jié)構(gòu)中焊縫的殘余應(yīng)力。
全文摘要
本發(fā)明屬于超聲波測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種焊接結(jié)構(gòu)焊縫超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量裝置及方法，具體地說(shuō)是一種利用超聲波測(cè)量焊接結(jié)構(gòu)焊縫殘余應(yīng)力的裝置。本發(fā)明包括有機(jī)玻璃楔塊及永久磁鐵，以底部開(kāi)口的非導(dǎo)磁外殼為主體結(jié)構(gòu)，非導(dǎo)磁外殼的上部設(shè)有高頻插座，非導(dǎo)磁外殼內(nèi)的下部?jī)啥朔謩e固定連接有永久磁鐵，永久磁鐵內(nèi)側(cè)設(shè)有有機(jī)玻璃楔塊，機(jī)玻璃楔塊的斜面上依次連接壓電陶瓷晶片和鎢粉環(huán)氧吸聲層；電極引線由高頻插座引出穿過(guò)非導(dǎo)磁外殼頂部與壓電陶瓷晶片連接在一起。本發(fā)明對(duì)被檢測(cè)焊接結(jié)構(gòu)不造成損傷，并且測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便攜帶，操作簡(jiǎn)單易行，適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
文檔編號(hào)G01L1/25GK102967397SQ20121046726
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者霍彥, 呂勝軍, 韓德斌, 吳迪 申請(qǐng)人:遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 東北電力科學(xué)研究院有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司