涡流激励下电磁声发射的无损检测技术的研究

摘要

电磁声发射技术作为一种新兴的无损检测手段，在压力容器的金属裂纹缺陷检测中发挥着重要的作用。目前，传统的电磁声发射技术对被测试件采用直接加载脉冲电流的方式引入电磁激励，这种方法存在激励电流过大、加载不方便以及噪声大等缺点。为了解决这些问题，本课题设计了涡流加载电源，对被测试件进行局部的涡流加载。涡流激励电源在加载的过程中，电源的激励线圈不需要与被测试件接触，加载更加方便灵活。
　　本课题首先对电磁声发射技术的基本原理做了研究，根据课题的要求设计了涡流加载电源。涡流加载电源是一个频率可调的正弦波发射器。电源使用DDS(直接数字式频率合成器)模块产生正弦波，使用THS3091芯片设计电源的功率放大模块。在控制方面，选用 STM32单片机作为系统的控制器，触摸屏作为系统的显示和输入模块。STM32单片机和触摸屏之间采用串口进行通信。
　　软件设计部分主要包括STM32的相关程序和触摸屏程序。其中利用Keil uVision4设计STM32的主程序、串口程序、定时器程序和数据处理程序等；利用VGUS组态开发软件进行触摸屏的组态设计，以组态画面的形式，设计相应的操作界面。
　　本课题使用美国 PAC公司的声发射检测仪搭建了涡流激励电磁声发射检测平台，利用设计的涡流加载电源进行了相关实验。实验结果表明利用涡流加载的方式对被测试件进行电磁声发射检测，可以准确定位被测试件的缺陷位置。同时涡流加载电源工作稳定，参数调节方便，可以解决直接加载带来的诸多问题，能够满足电磁声发射检测对激励源提出的要求。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景

1.2 无损检测技术研究现状

1.3 电磁声发射技术国内外研究现状

1.4 课题意义和论文内容

第二章 电磁声发射的基本原理

2.1 声发射源的基本原理

2.2 声发射波的传播

2.3 电磁声发射的基本原理

2.4 电磁声发射模型分析

2.5 本章小结

第三章 涡流加载电源

3.1 DDS模块

3.2 触摸屏

3.3 功率放大电路

3.4 控制中心

3.5 本章小结

第四章 软件设计

4.1 软件设计平台

4.2 系统各模块程序的设计

4.3 触摸屏的设计

4.4 本章小结

第五章 涡流激励声发射的检测应用

5.1 实验设备

5.2 声发射传感器的标定

5.3 声发射检测软件

5.4 声发射检测实验

5.5 实验数据分析

5.6 本章小结

总结与展望

论文总结

前景展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

声明