[发明专利]非接触应变场与声发射联合一体式测量系统及方法

说明书

一种非接触应变场与声发射联合一体式测量系统及方法，包括：测试试样、试验机夹具、声发射传感器、声发射采集系统、摄像头、图像采集控制设备和固定装置，测试试样为矩形条状的无磁性材料，试验机夹具数量为两个，试验机夹具分别夹持在测试试样的上下两端，对测试试样进行拉伸；声发射传感器和摄像头分别固定在测试试样的左右相对两侧，声发射传感器将采集的声信号发送至声发射采集系统，摄像头将采集的图像信号发送至图像采集控制设备；声发射传感器通过固定装置固定，使得声发射传感器的传感面紧贴测试试样的表面。本发明结构简单，可靠性强，测试精度高，能够有效解决无磁性材料的固定问题。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种非接触应变场与声发射联合一体式测量系统及方法。

背景技术

材料的无损检测技术是当今的热点领域，无损检测技术可以在不损害材料的前提下对研究对象的缺陷分布以及损伤发展情况进行监测。例如，非接触应变场的测量可以研究材料受力过程中的全场变形特征并且测试装置可以与测试试样保持一定的距离，声发射测试技术可以实时在线监测材料的损伤发展情况获取材料内部微裂纹的产生和扩展信息，并实现损伤定位。将非接触应变场测试技术与声发射测试技术相结合可以有效的研究材料在受力全过程中损伤演化情况与材料全场变形行为之间的关系，对深入研究材料的损伤机理以及解决工程实际问题都有重大意义。

在现有技术中，非接触应变场的测量（例如，数字图像相关法）需要捕捉测试过程中材料表面的变形图像，这就要求所测材料表面无覆盖，这对声发射传感器的固定方法提出了苛刻的要求。在现有技术中，根据固定原理可将声发射传感器的固定方案分成以下几类：1、磁性固定法，例如专利CN105136912A“一种声发射检测传感器固定装置”、专利CN102253124A“一种声发射检测设备探头的通用固定装置”以及专利CN205484214U“一种声发射传感器的夹持装置等”；2、框架固定法，例如专利CN101571517A“声发射测试传感器固定装置”、专利CN101571516“万向式声发射测试传感器固定装置”和专利CN105842343A“一种将声发射传感器内置于真三轴腔室的声发射试验装置”等；3、捆绑粘贴法（胶带或皮筋）；4、间接固定方法，例如专利CN204154687U“用于非金属试件的声发射传感器固定装置”，专利CN204436964U“一种声发射检测仪器探头的简易固定装置”以及专利CN102661999A“用于混凝土表面的声发射传感器固定装置”等。

虽然现有技术中已公开诸多用于固定声发射传感器的方案，但是现有技术仍然无法解决无磁性材料非接触应变场与声发射联合测试过程中声发射传感器的固定问题，主要原因如下：1、无磁性材料无法使用磁性固定法；2、对于框架固定法，其结构复杂。在材料力学试验中测试试样的尺寸一般较小，因此试验操作难度大，而且用于非接触应变场与声发射联合测试时固定装置会对测试试样表面产生一定的遮挡，致使应变场测量无法进行；3、胶带固定法是一种简单易施的声发射传感器固定方法，但是同理，胶带同样会遮挡测试表面，因此该方案也无法用于非接触应变场与声发射联合测试；4、间接固定方法通过在测试试样表面粘贴转换层（塑料套或金属板），进而通过转换层对传感器进行固定，但是在材料力学测试过程中（例如，拉伸试验或压缩试验），由于转换层与测试试样之间的粘结剂会逐步脱粘，脱粘过程中产生的噪声信号将影响声发射的测量结果。此外，转换层刚度较大，并且与测试试样在试验过程中将共同受力变形，在一定程度上影响了载荷示数，会导致测试结果与真实结果出现较为明显的偏差。

因此，有必要提供一种能够用于无磁性材料并可以同时兼容非接触应变场以及声发射联合测量的测试方法和固定装置，实现快速、简单、可靠的联合测试。

发明内容

本发明的针对现有技术中的不足，提供一种非接触应变场与声发射联合一体式测量系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：