大量采用無(wú)損檢測儀器及測試一致性原理

大量采用無(wú)損檢測儀器及測試一致性原理

G. I. Kravchenko, A. M. Shanaurin, and V. A. Shcherbinina?

OOO “Mikroakustika”, Yekaterinburg, Russia

摘要—概述了采用探傷儀的經(jīng)驗，在探傷儀中，鐵磁換能器用于測試鐵路系統中貨車(chē)卡車(chē)的底部。 結果表明，由于使用了測試一致性原則，因此已成功完成了采用。

在相距相當遠的NDT中心采用一種或另一種非破壞性測試（NDT）方法來(lái)測試質(zhì)量組件（例如，有軌電車(chē)的零件）通常分為兩個(gè)階段。在第一階段，隔離地采用了探傷儀（實(shí)現該方法的單元），在第二階段，進(jìn)行了大規模采用。這種過(guò)渡，即從孤立過(guò)渡到大規模采用，伴隨著(zhù)一系列的組織和技術(shù)安排。其中之一是測試一致性原理的實(shí)現。

術(shù)語(yǔ)“測試均勻性”是指為了提高NDT的可靠性必須實(shí)現的NDT程序和儀器的標識。測量和測量?jì)x器在NDT程序中占有重要位置。測量的一致性通過(guò)測量的統一性來(lái)確保。因此，測試均勻性包括測量均勻性作為成分，即基于測量均勻性。下面，我們以探傷儀從單一采用到大規模采用的探傷實(shí)例為例，說(shuō)明在實(shí)踐中測試均勻性原理的實(shí)現，在探傷儀中，鐵磁換能器用于測試鐵路系統中貨車(chē)卡車(chē)的底架。

我們用m表示采用的探傷儀的數量。如果缺陷檢測器中的每一個(gè)都實(shí)現了[1]中提出的可靠性標準，則假定它們已經(jīng)完成一次或全部采用（分別為m = 1或m>= 1）。

INITIAL STATE  (m = 1)

在90年代初，在鐵路行業(yè)中使用鐵磁換能器對貨車(chē)的底盤(pán)進(jìn)行定期維修測試時(shí)發(fā)現了這種狀態(tài)。到此時(shí)，已經(jīng)設計了DF-1探傷設備（DF-1探傷儀加磁化裝置），并且對于鞋底，制定了適用性標準。

DF-1探傷儀的方框圖由將磁場(chǎng)強度梯度轉換成電信號（電壓U）的單元，比較器和探傷儀組成（見(jiàn)圖1）。 ）。梯度到電壓U的轉換器包含鐵磁換能器（FT）和服務(wù)單元，即驅動(dòng)發(fā)電機，濾波器，振幅檢測器等。電壓U和基本電壓E被提供給比較器輸入。當U> E時(shí)，將激活探傷儀。在通過(guò)平滑調節器調整探傷儀時(shí)，系數K = U / G會(huì )發(fā)生變化。使用內置電壓表測量電壓U。

探傷儀操作算法具有形式

 λ = sgn(G ? S), S = E/K,                     (1)

其中λ是比較器輸出信號； G是FT定位點(diǎn)處的梯度值； S是閾值。

在操作之前，通過(guò)改變K來(lái)確定等于調整樣品的人工缺陷之上的最大梯度的閾值S。磁棒適用性標準如下：如果在某些區域（測試區域）進(jìn)行鐵磁測試 ）在其表面上并且測試區域中的磁化場(chǎng)強的切向分量等于某個(gè)（標稱(chēng)）值，則當不等式時(shí)，認為桿是合適的

G ? S0 < 0,

滿(mǎn)足，其中S0是閾值的標稱(chēng)值。

測試區和磁化場(chǎng)強的切線(xiàn)分量的標稱(chēng)值以及閾值寫(xiě)在桿底測試技術(shù)的分支指南中。

MASS ADOPTION (m >= 1)

NDT的鐵磁方法已在90年代初開(kāi)始大規模采用。 我們以和的形式表示缺陷檢測器輸入處的梯度G

G = Gf + Gn + G0,

其中Gf是由于缺陷引起的術(shù)語(yǔ)（在沒(méi)有缺陷的情況下，Gf = 0）； Gn是一個(gè)噪聲（隨機中心數）； G0是一個(gè)確定的數字。

從[1]中可以看出，如果均方根噪聲小于一定水平，則滿(mǎn)足測試可靠性標準。因此，在一個(gè)或另一個(gè)探傷儀中，可靠性標準的不滿(mǎn)足與其輸入處的高噪聲水平相關(guān)。 （如果在探傷儀內部產(chǎn)生噪聲，則可以對其輸入進(jìn)行重新計算。尤其是，該噪聲可能是探傷儀中指定的實(shí)際值（即閾值）與標稱(chēng)值之間的差。）

讓我們將噪聲劃分為分量Gni（i是分量的數量），定義權重最大的分量，并描述降低其權重的過(guò)程。

1. Gn1是噪聲，它是由于測量桿的磁化場(chǎng)的切向分量時(shí)的誤差以及因此導致的磁化電流校正不正確而引起的。在沒(méi)有缺陷的情況下磁化一塊有限尺寸的磁片時(shí)，在測試區域中觀(guān)察到了有限的梯度。該梯度取決于工件的磁化強度，代表確定項和隨機項的總和。確定項是G0。隨機項是Gn1。

盡管每個(gè)磁化單元都配備了相當精確的磁場(chǎng)計（用于測量磁場(chǎng)強度的設備），但必須在一定時(shí)間之前將噪聲Gn1占有很大的份額，該磁場(chǎng)計必須測量磁場(chǎng)強度的切向分量并將其保持在一定的間隔。這歸因于這樣的事實(shí)，即現場(chǎng)儀表是由不同的制造商交付給鐵路網(wǎng)的，并且具有不同的輸入轉換器設計。通過(guò)在均勻場(chǎng)（在亥姆霍茲線(xiàn)圈中）進(jìn)行測試，這些場(chǎng)計僅可精確測量均勻場(chǎng)。在非均勻字段中，其記錄取決于轉換器工作空間的幾何形狀。在底架的表面上，磁場(chǎng)不是均勻的，因此，使用計量學(xué)上完美的場(chǎng)計，采用不同設計的轉換器會(huì )導致不同的測量結果。這為某些探傷儀預先確定了Gn1的重量。

在以下情況下，Gn1的重量顯著(zhù)降低：

（a）組織了具有相同設計（更確切地說(shuō)，具有輸入轉換器的相同設計）的現場(chǎng)儀表的批量生產(chǎn)；

（b）在鐵磁測試的強制性設備中僅包括這些場(chǎng)強計。

在這種情況下，測量均勻性（這是通過(guò)測試場(chǎng)強計來(lái)確保的）是實(shí)現測試均勻性的必要但不足的條件。場(chǎng)計與相同的輸入轉換器一起使用已成為充分的條件。

2. Gn2是由于調諧樣本特性分散而產(chǎn)生的噪聲。樣品的散布是不可避免的，直到它們在不同的工作條件下進(jìn)行。當樣品開(kāi)始集中制造時(shí)，該問(wèn)題已部分解決。這些樣本稱(chēng)為標準制造商樣本（SMS）。在每個(gè)SMS中，制造商都指定了有關(guān)標稱(chēng)閾值S0的信息，并且該閾值的值是在SMS的探傷儀調試中設置的。

為什么通過(guò)集中制造SMS可以部分解決Gn2問(wèn)題？關(guān)鍵是，SMS參數在運輸，存儲和開(kāi)發(fā)過(guò)程中會(huì )隨機變化，因為SMS表示一塊板（帶有人工缺陷），磁導體和永磁體固定在該板上。眾所周知，搖動(dòng)，振動(dòng)和其他機械作用會(huì )改變永磁體的磁化強度。

解決Gn2問(wèn)題的決定性步驟是在以下情況下采取的：

（a）具有相同設計的帶有鐵磁換能器（FT）的梯度儀將被批量生產(chǎn)；

（b）這些梯度儀已包含在鐵磁測試的必不可少的設備中；

（c）使用梯度計，在運輸和存儲后以及操作過(guò)程中定期對SMS磁化強度進(jìn)行測試和校正。

SMS的測試簡(jiǎn)化了測量并與人工缺陷上方的磁場(chǎng)強度梯度容差進(jìn)行了比較。具有相同FT和相同SMS的梯度儀的使用是實(shí)現測試均勻性原理的又一步。

3. Gn3是由于操作員意外改變閾值而產(chǎn)生的噪聲。鐵磁探傷儀被制造為通用設備，因此提供了一些用于設置閾值的儀器（旋鈕，按鈕等）。在測試過(guò)程中，操作員可能會(huì )無(wú)意中轉動(dòng)調諧旋鈕或按下控制按鈕的特定組合并更改閾值。此后，直到探傷儀的最近例行調諧（使用SMS），測試將在存在噪聲Gn3（即無(wú)效）的情況下進(jìn)行。

由于在缺陷檢測器中引入了尺寸閾值指示器[1]并降低了操作員的功能，因此降低了Gn3噪聲（并在許多情況下消除了噪聲），也就是說(shuō)，不僅要觀(guān)察缺陷指示器并還可以測試指標上的閾值。

4. Gn4是由于閾值指示器不準確而引起的噪聲。當對帶有尺寸閾值指示器的探傷儀進(jìn)行標準化，將其引入狀態(tài)測量?jì)x器寄存器中并進(jìn)行定期測試時(shí)，可以降低這種噪聲。

在將探傷儀制造為測量?jì)x器時(shí)，閾值指示器使用FT放置在其工作空間中的梯度儀進(jìn)行校準。由于根據表達式（1）在探傷儀中實(shí)現的閾值取決于E和K，因此選擇這些數量以使指示器讀數與量規再現的梯度一致。在操作過(guò)程中，E和K自發(fā)變化（漂移），并且指示器中出現錯誤。在使用梯度儀測試梯度儀的過(guò)程中，檢查該誤差是否與公差相符。如果誤差大于允許值，則糾正指示器。選擇指示器誤差容限，以便在測試底桿時(shí)噪聲Gn4的權重相對較小。

由于將探傷儀（公差測試的工具）轉換為實(shí)現測量均勻性原理的測量設備，從而降低了噪聲Gn3和Gn4的水平（實(shí)現了測試均勻性原理）。

在探傷儀和梯度儀中使用相同的FT后，又減少了另一種噪聲。特別地，已經(jīng)布置了具有單個(gè)FT但同時(shí)實(shí)現兩種功能的設備的制造，即，探傷儀和梯度儀。這些設備稱(chēng)為探傷儀-梯度儀。

目前，鐵磁性探傷儀在鐵路系統中用于測試貨車(chē)卡車(chē)底架的大規模采用實(shí)際上已經(jīng)終止。這意味著(zhù)上述噪聲和某些其他噪聲被充分降低，并且分支中使用的所有探傷儀均滿(mǎn)足可靠性標準。相同的探傷儀可以可靠地測試卡車(chē)承梁，自動(dòng)連接器和其他汽車(chē)部件。

結論

由于實(shí)現了測試統一性原理和該均勻性的加權項之一，即鐵磁性探傷儀在鐵路系統中用于測試貨車(chē)卡車(chē)（及其他零部件）的底架的大規模采用，因此成功完成。 測量均勻性原則。 作者假設使用測試均勻性原理可以加快其他NDT方法的大規模采用。

眾所周知，使用計量?jì)x器（標準，量規等）可以實(shí)現測量的均勻性。 在[2]中描述了這種用于校準貨車(chē)零部件鐵磁測試的測量?jì)x器的儀器。

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