[发明专利]基于涡流的铝合金残余应力测试装置及其测试方法

说明书

本发明属于测试技术领域，尤其涉及一种基于涡流的铝合金残余应力测试装置及其测试方法，包括一台高精度的锁相放大器、一台用于控制该锁相放大器的计算机和两个用于采集信号的涡流传感器探头；所述锁相放大器用于激励信号的发出并同时用于反馈的涡流信号测量；其中一个涡流传感器探头作为参比探头用于检测铝合金的无残余应力标准件；另外一个涡流传感器探头作为检测探头用于检测铝合金被测样件。本发明结构简单，可尽量避免因为过于复杂的设备连接结构造成的系统性误差，无需消耗耦合剂，结果准确可靠，有一定的检测深度，适用于大型复杂结构件，且多个部件通过简易连接即可实现。

技术领域

本发明属于测试技术领域，尤其涉及一种基于涡流的铝合金残余应力测试装置及其测试方法。

背景技术

残余应力的检测国内外均已开展多年，其测定方法可分为机械测定法和物理测定法。机械测定法测定时须将局部分离或分割使应力释放，这就要对工件造成一定损伤甚至破坏，典型的有切槽法和钻孔法。物理测定法主要有射线法、磁性法、超声波法，均属于无损检测方法。射线法理论完善，但因有射线伤害和仅能测定表面应力使其应用受到很大限制；磁性法根据铁磁体磁饱和过程中应力与磁化曲线之间的变化关系进行测定，只在一定范围内使用；超声波法在超声横波换能器、横波耦合剂等方面尚需完善。目前以上方法都不能很好的应用于大型复杂铝合金构件制造过程的残余应力在线检测与反馈。近年新发展的涡流测试法表现出很好的发展前景，其原理是通过交流电线圈诱导导电材料产生感应涡流电流，而后涡流电流缠身的磁场又使得检测线圈的阻抗发生变化，因此通过测定检测线圈阻抗的变化，同时结合材料本身的压阻应变效应建立关联关系，就可以快速准确的反应出材料的残余应力大小和应力方向。相比其他检测技术，涡流检测具有成本低、设备简单、操作方便、数据综合性高、便于在线监测等优点，是大型复杂铝合金构件制造过程的残余应力在线检测有效手段和方法。

目前，常规的基于涡流的铝合金板材残余应力检测装置通常由信号发生器、功率放大器、电桥电路、差分放大器、前置放大器及PCI数据采集卡组成。信号发生器发出激励信号，由功率放大器放大后接入测试线圈。用2个相同的矩形线圈，一个作为检测线圈，一个作为参考线圈，分别放在电桥电路的两个桥臂对两个样件做参比测试。再由差分放大器对两线圈的测试数据做差分和放大。再输入前置放大器，并进一步由PCI数据采集卡采集所得数据。涉及设备结构较为复杂；信号输出和数据采集不够精密；涉及的放大步骤较多，易造成系统性误差。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种结构简单，可尽量避免因为过于复杂的设备连接结构造成的系统性误差，无需消耗耦合剂，结果准确可靠，有一定的检测深度，适用于大型复杂结构件，且多个部件通过简易连接即可实现的基于涡流的铝合金残余应力测试装置及其测试方法。

本发明的技术方案：一种基于涡流的铝合金残余应力测试装置，包括一台高精度的锁相放大器、一台用于控制该锁相放大器的计算机和两个用于采集信号的涡流传感器探头；

所述锁相放大器用于激励信号的发出并同时用于反馈的涡流信号测量；

其中一个涡流传感器探头作为参比探头用于检测铝合金的无残余应力标准件；

另外一个涡流传感器探头作为检测探头用于检测铝合金被测样件。

本发明结构简单，可尽量避免因为过于复杂的设备连接结构造成的系统性误差，无需消耗耦合剂，结果准确可靠，有一定的检测深度，适用于大型复杂结构件，且多个部件通过简易连接即可实现。

优选地，所述锁相放大器的工作模式为电流正弦波激励，其激励频率预设为500Hz，采样频率预设为500kHz。

本发明中锁相放大器的激励频率可根据被测样件的具体反馈情况修改。

优选地，所述锁相放大器内设有信号输入模块、信号输出模块、数字I/O模块和定时计数模块。