德國卡爾德意志RMG4015裂紋測深儀原理與應(yīng)用

【資料簡介】

儀器特性

      新型的裂紋測深儀RMG 4015 可測量鐵質(zhì)材料、奧氏體鋼工件，同時可用于銅、黃銅、鋁和其它非鐵質(zhì)材料。它按照電位探頭原理操作：一個帶有四個彈簧式、鍍金觸針的探頭橫跨于工件裂紋處檢測。持續(xù)的交流電經(jīng)兩個探針進入工件；另外兩個探頭測量電流通過裂紋底部后電壓的下降值。儀器的交流電利用趨膚效應(yīng)，即電流在導(dǎo)體表面流動，因此也就是沿著裂紋的輪廓。操作和測量值信息是由測量儀的微處理器控制，*避免了由于錯誤的、未*接觸而導(dǎo)致的錯誤測量和誤操作現(xiàn)象出現(xiàn)。檢測報告可通過RS232 串口線從小型打印機（可按附件提供）打印，也可使儀器同PC 通信（通過STATWIN 2002 軟件）。

      此PC 須使用Windows 操作系統(tǒng)，這樣不僅可以獲得測量值，而且可提供數(shù)據(jù)管理和圖表顯示。此外，也可新建檢測報告或其他文件。

 

 

電位探頭方法裂紋深度的確定是基于對金屬工件表面兩點的電阻測量。如果兩點間存在裂紋，

則其電阻值高于無裂紋時的電阻值。在未知深度時阻值將升高。在這個新方法中，采用了四電極技術(shù)：

 

 

電位方法測量裂紋深度

兩個電極 Sl 和 S2 產(chǎn)生持續(xù)電流穿過工件。測量另兩個電極Ml 和 M2 之間的電壓值U，其間的電阻值與電壓呈正比。因此，電壓值U 由未知的裂紋深度h，已知的測量極距離2a，電流極距離2s 和材料的電磁特性決定。如果使用交流電（AC），因趨膚效應(yīng)，電場和電力線就在表面以下區(qū)域通過。同時，電流密度增強。下面給出的穿透深度公式是根據(jù)頻率和材料特性得出的。

 

 

線形和方形排列的電流（S）和測量（M）

電位方法的裂紋深度的頻率越高，這種影響就越明顯，電流將沿著裂紋表面流動。隨著導(dǎo)線橫截面的減少，可以看到電阻值在增加。由于直流電沒有趨膚效應(yīng)產(chǎn)生，電流從低阻值處通過，即沿zui短幾何距離。為了在低的測量電流的情況下獲得的裂紋深度，須采用交流電。低電流將避免燒傷工件表面的接觸部

位，從而保護了工件表面和檢測電極。另外，在電池供電的情況下電能消耗將大大降低。因為趨膚效應(yīng)增加了橫跨裂紋的電壓下降值，與相關(guān)的傳統(tǒng)儀器相比減少了電極之間的有效電流路徑。因此可以使用小探頭提供高準(zhǔn)確度和精度。即使材料是電的良導(dǎo)體，如高標(biāo)號鋼或鋁，都能測量。

 

傳統(tǒng)儀器的不足

裂紋深度h、測量電壓和頻率之間是非線性的，也是由不同的電磁特性決定的。這由不同的材料決定，傳統(tǒng)的儀器對此考慮是不充分的。因為測量電壓特別小（只有幾個uV），傳統(tǒng)儀器特別容易受干擾的影響。由于電纜線的位置而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓對測量結(jié)果的影響也是很普遍的。另外，在探頭接觸表面時，接觸問題無法控制。探頭的磨損可能導(dǎo)致不可預(yù)知的結(jié)果。傳統(tǒng)的三電極探頭測量和分開的電流觸頭會引起更多的錯誤，因為電流觸頭的距離沒有被考慮進去。

 

裂紋測深儀的新探針

KARL DEUTSCH 的新探頭由四個探針組成。在裂紋測深方面的40 年經(jīng)驗和不斷的發(fā)展使我們有了現(xiàn)在的：DE3828552C2！有一個直探頭和斜探頭。直探頭是采用方形觸針排列，這樣可以測量非常小的和不平整的表面。
 

 

線形和方形排列的電流（S）和測量（M）

與帶有外部電流觸頭的線形觸頭形狀相比，探針必須置于使裂紋處于測量和檢測觸頭中心的位置。這樣，電壓下降路徑可測量到幾毫米。檢測和測量觸頭由彈簧加載、鍍金硬觸尖組成