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      大量采用無損檢測儀器及測試一致性原理

      大量采用無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驗,在探傷儀中,鐵磁換能器用于測試鐵路系統中貨車卡車的底部。 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)方法來測試質量組件(例如,有軌電車的零件)通常分為兩個階段。在第一階段,隔離地采用了探傷儀(實現該方法的單元),在第二階段,進行了大規模采用。這種過渡,即從孤立過渡到大規模采用,伴隨著一系列的組織和技術安排。其中之一是測試一致性原理的實現。

      術語“測試均勻性”是指為了提高NDT的可靠性必須實現的NDT程序和儀器的標識。測量和測量儀器在NDT程序中占有重要位置。測量的一致性通過測量的統一性來確保。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例為例,說明在實踐中測試均勻性原理的實現,在探傷儀中,鐵磁換能器用于測試鐵路系統中貨車卡車的底架。

      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都實現了[1]中提出的可靠性標準,則假定它們已經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,在鐵路行業中使用鐵磁換能器對貨車的底盤進行定期維修測試時發現了這種狀態。到此時,已經設計了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(見圖1)。 )。梯度到電壓U的轉換器包含鐵磁換能器(FT)和服務單元,即驅動發電機,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,將激活探傷儀。在通過平滑調節器調整探傷儀時,系數K = U / G會發生變化。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定位點處的梯度值; S是閾值。

      在操作之前,通過改變K來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)進行鐵磁測試 )在其表面上并且測試區域中的磁化場強的切向分量等于某個(標稱)值,則當不等式時,認為桿是合適的

      G ? S0 < 0,

      滿足,其中S0是閾值的標稱值。

      測試區和磁化場強的切線分量的標稱值以及閾值寫在桿底測試技術的分支指南中。

      MASS ADOPTION (m >= 1)

      NDT的鐵磁方法已在90年代初開始大規模采用。 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語(在沒有缺陷的情況下,Gf = 0); Gn是一個噪聲(隨機中心數); G0是一個確定的數字。

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

      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程。

      1. Gn1是噪聲,它是由于測量桿的磁化場的切向分量時的誤差以及因此導致的磁化電流校正不正確而引起的。在沒有缺陷的情況下磁化一塊有限尺寸的磁片時,在測試區域中觀察到了有限的梯度。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。

      盡管每個磁化單元都配備了相當精確的磁場計(用于測量磁場強度的設備),但必須在一定時間之前將噪聲Gn1占有很大的份額,該磁場計必須測量磁場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,即現場儀表是由不同的制造商交付給鐵路網的,并且具有不同的輸入轉換器設計。通過在均勻場(在亥姆霍茲線圈中)進行測試,這些場計僅可精確測量均勻場。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,磁場不是均勻的,因此,使用計量學上完美的場計,采用不同設計的轉換器會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的重量顯著降低:

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

      (b)在鐵磁測試的強制性設備中僅包括這些場強計。

      在這種情況下,測量均勻性(這是通過測試場強計來確保的)是實現測試均勻性的必要但不足的條件。場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行。當樣品開始集中制造時,該問題已部分解決。這些樣本稱為標準制造商樣本(SMS)。在每個SMS中,制造商都指定了有關標稱閾值S0的信息,并且該閾值的值是在SMS的探傷儀調試中設置的。

      為什么通過集中制造SMS可以部分解決Gn2問題?關鍵是,SMS參數在運輸,存儲和開發過程中會隨機變化,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,振動和其他機械作用會改變永磁體的磁化強度。

      解決Gn2問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;

      (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程中定期對SMS磁化強度進行測試和校正。

      SMS的測試簡化了測量并與人工缺陷上方的磁場強度梯度容差進行了比較。具有相同FT和相同SMS的梯度儀的使用是實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)。在測試過程中,操作員可能會無意中轉動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(即無效)的情況下進行。

      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,不僅要觀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行標準化,將其引入狀態測量儀器寄存器中并進行定期測試時,可以降低這種噪聲。

      在將探傷儀制造為測量儀器時,閾值指示器使用FT放置在其工作空間中的梯度儀進行校準。由于根據表達式(1)在探傷儀中實現的閾值取決于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。在操作過程中,E和K自發變化(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,已經布置了具有單個FT但同時實現兩種功能的設備的制造,即,探傷儀和梯度儀。這些設備稱為探傷儀-梯度儀。

      目前,鐵磁性探傷儀在鐵路系統中用于測試貨車卡車底架的大規模采用實際上已經終止。這意味著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足可靠性標準。相同的探傷儀可以可靠地測試卡車承梁,自動連接器和其他汽車部件。

      結論

      由于實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卡車(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,使用計量儀器(標準,量規等)可以實現測量的均勻性。 在[2]中描述了這種用于校準貨車零部件鐵磁測試的測量儀器的儀器。


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