金属声波检测共振分析系统

　　共振分析是一种无损检测方法,可以用较低的成本迅速地对各种各样的零件和材料进行100%的检测。它利用人们熟悉的物理效应,物体在经过一次合理的激励(如一次重击)之后,以特种方式或频率(其自然频率)振动。共振频率弹性系数都是零件的特性参数,它们取决于材料及其内部结构和几何形状。即使非常小的材料缺陷也会影响物体的共振模式。例如,零件上的一个裂痕会造成某一共振频率降低,而其余频率依然不变。通过计算机可分析出被测零部件的自然频率,因为计算机可以将零件参数与先前研究的例子进行差异比较。声波共振分析能够检测出一些缺陷,如裂纹、有缺陷的显微组织、缩孔、剥离、材料散裂以及密度变化等。它采用定性方法区分出有缺陷和无缺陷部件,所以特别适用于产品系列生产过程中的的质量保证。

　　RTEAkustic+Pruftechnik有限公司已研制开发了SR20和SR20 AT这2种测试系统,用于工业生产中的质量保证。这2种测试系统在声波及超声波(可达50 kHz左右)范围内对产品进行共振分析,并且能在噪声极大的环境下对流水线上的产品进行声波检测分析。对需检测的部位重击一下,所发出的正弦波声音由麦克风采集,然后分别与所存储的合格部件和有缺陷部件的声谱进行对比。

　　SR20测试系统有一系列适用的运行程序及功能,以便在即使要检测大量(超过200种)不同部件情况下也可轻松分辨无缺陷部件(见图1)。专用信号处理器可以进行数字分析,并进行声音及振动对比,该系统还具有掉电保护功能。显示及操作通过一个带LCD屏幕的整体触摸屏来进行。测试数据可以通过界面存储在标准个人计算机的固定硬盘上或一张存储卡上。运行系统可以不用计算机。

　　SR 20 AT系统运行于装有Windows NT或Windows 2000的工业用计算机上,可与麦克风、加速计甚至振动计相连。系统以预先分类的部件作为参考,可大范围地自动测试出零部件的特性,分辨率很高,低至几个赫兹的极细微缺陷都能检查到。例如制动盘类的部件,测试模块可测试其自然频率并对其进行检测。保持用户指定的自然频率十分重要,因为制动盘及其他制动部件是匹配在一起的(见图2)。

　　由于在生产循环中可自动进行材料声波检测,所以检测系统的监控部分、传感机构和校准能力都特别重要。除了不断进行功能检测之外,还要采用一个能自动初始化的“控制运行系统”来检测整个测试设备。专用软件在一信号处理器中运行,存储在E-PROM中。计算机上的PSV程序可进行参数设定、显示及存储。该程序包括许多功能,可显示各种结果及特征,进行偏离分析及趋势分析。