一种起重机金属结构焊缝残余应力检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，涉及起重机械应力检测技术领域，用于解决现有技术中缺乏能够应用于起重机现场的残余应力检测装置的技术问题。本实用新型专利技术所述的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置中，由信号发射电路输出频率可调的正弦波激励信号，经功率放大电路放大后加载到检测探头的激励线圈上，检测探头的信号接收由霍尔效应传感器完成，并通过信号测量电路输出电压信号到控制系统电路，控制系统电路内部存储有不同种类材料校准试样的应力曲线数据和相应的拟合结果，根据信号测量电路输出的电压值自动计算出相应的应力大小，并输出到显示装置上显示。本实用新型专利技术主要应用于起重机现场的残余应力检测中。

【技术实现步骤摘要】
一种起重机金属结构焊缝残余应力检测装置
本技术涉及起重机械应力检测
，尤其涉及一种起重机金属结构焊缝残余应力检测装置。
技术介绍
起重机械加工制造过程中，焊接结构件大量应用于制造的各个工序，焊接接头作为焊接结构件的重要部分，加工后的残余应力将影响到腐蚀、开裂、疲劳强度等力学性能，同时也会对材料的物理机械性能产生巨大影响，对结构强度造成很大危害。制造环节产生的残余应力如果不能及时得到消除，出厂后将对安装、使用环节造成危害，留下事故隐患。残余应力检测是起重机械焊接结构安全评估工作的重要内容。焊缝部位容易存在晶粒粗大、气孔、夹渣等先天缺陷，在起重机反复加载和卸载的工作过程中，焊缝容易成为残余应力的集中区域，进而成为微裂纹萌生和扩展的起点。基于磁导率变化检测残余应力的原理是：铁磁性材料在应力作用下其磁化状态（磁导率和磁感应强度等）会发生变化，通过测量磁性变化可以测定铁磁材料中的应力状态。通过传感器和一定的电路将磁导率变化转变为电流（或电压）量的变化，建立应力和电流（或电压）的函数关系，通过电量测量来确定内应力。《GB/T33210-2016无损检测残余应力的电磁检测方法》，从人员要求、检测系统、检测程序等方面对残余应力的检测进行了规定。但该标准中只详细介绍了检测校准试样和检测探头，并没有详细规定检测设备的组建方案。南昌航空大学的杨梅芳等在文章《基于磁导率检测技术的应力集中和疲劳损伤检测》（钢铁研究学报.2017,29(7):590-595.）中采用磁导率检测技术以Q235钢和45#钢为例，从试验上研究了接收线圈的电压信号随拉应力、拉力残余应力和疲劳损伤程度的变化关系。结果表明，依据磁导率检测技术，可以有效测量铁磁性材料试件所处的应力状态，根据应力作用后的残余应力测量构件曾经受到过的最大应力具有更高的检测灵敏度。但该研究所用设备为数字万用表、数字式双通道测量仪、信号放大器和传感器，是由成熟的商用设备组合而成，不便于现场携带，仅适用于试验室研究。综上所述，现有技术中，尚缺乏可以应用于起重机现场的残余应力检测装置。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，用于解决现有技术中缺乏能够应用于起重机现场的残余应力检测装置的技术问题。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，包括：检测探头、信号发射电路、功率放大电路、信号测量电路、控制系统电路和显示装置；由所述信号发射电路输出频率可调的正弦波激励信号，经所述功率放大电路放大后加载到所述检测探头的激励线圈上，所述检测探头的信号接收由霍尔效应传感器完成，并通过所述信号测量电路输出电压信号到所述控制系统电路，所述控制系统电路内部存储有不同种类材料校准试样的应力曲线数据和相应的拟合结果，根据所述信号测量电路输出的电压值自动计算出相应的应力大小，并输出到所述显示装置上显示。实际应用时，所述检测探头包括：所述霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器的外侧设置有固定块，所述固定块的外侧设置有所述激励线圈，所述激励线圈的外侧设置有探头壳体；所述激励线圈连接有两根激励线圈导线，所述霍尔效应传感器连接有两根接收导线，且所述激励线圈导线和所述接收导线均外露于所述探头壳体的外部。其中，所述霍尔效应传感器采用线性霍尔传感器芯片；所述线性霍尔传感器芯片的OUT1引脚和GND引脚分别与所述信号检测电路中CON1接头的引脚1和引脚2相连接；所述线性霍尔传感器芯片的VDD引脚与5V电源相连接。具体地，所述激励线圈采用漆包线缠绕制作，且线径为1mm。进一步地，所述探头壳体和所述固定块均采用黄铜材料制成。其中，所述信号发射电路主要由双通道放大芯片LM358和波形输出芯片ICL8038，以及起辅助作用的电阻元件、电容元件组成。其中，所述功率放大电路主要由功率放大芯片OPA541，以及起辅助作用的电阻元件、电容元件和三极管元件组成。其中，所述信号测量电路主要由A/D转换芯片AD9280，放大芯片AD8065、TL072，以及起辅助作用的电阻元件、电容元件组成。其中，所述控制系统电路主要由单片机芯片STC12LE5A60S2，EEPROM芯片AT24C02，以及起辅助作用的电阻元件、电容元件、晶振元件组成。具体地，所述信号发射电路的OUT接口和GND端分别与所述功率放大电路的VIN2接口和GND端相连接；所述功率放大电路的VOUT2接口和GND端分别与所述检测探头的两根所述激励线圈导线相连接；所述检测探头的两根所述接收导线分别与所述信号测量电路的CON1的两个接点相连接；所述信号测量电路的D0-D7接口分别与所述控制系统电路的D0-D7接口相连接。相对于现有技术，本技术所述的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置具有以下优势：本技术提供的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，使用时，将检测探头放置于被检测起重机金属结构焊缝附近，打开电源，信号发射电路将正弦电压发射信号输出到功率放大电路，经放大后将激励信号加载到检测探头的激励线圈上，由检测探头的霍尔效应传感器检测起重机金属结构的感应电磁场强度，信号测量电路负责测量霍尔效应传感器的感应电压信号，并将测量结果输出到控制系统电路，控制系统电路根据预先输入的电压值和相应的应力值拟合成的电压-应力函数计算出对应的残余应力值，并将计算结果在显示装置上显示。由此分析可知，本技术提供的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，能够在起重机设备定期检验现场对焊缝部位的残余应力进行定量检测；并且，通过多次检测可以连续记录焊缝部位残余应力的变化情况，在残余应力达到或超过材料的屈服强度之前进行去应力消除处理，有效避免焊缝部位由于局部应力集中造成开裂并最终发展为断裂失效的现象发生。此外，整套装置携带方便，可操作性强，能够定量显示出起重机金属结构残余应力的数值，提高设备的服役安全性。附图说明图1为本技术实施例提供的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置的结构框架示意图；图2为本技术实施例提供的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置中检测探头的结构示意图；图3为本技术实施例提供的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置中信号发射电路的电路示意图；图4为本技术实施例提供的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置中功率放大电路的电路示意图；图5为本技术实施例提供的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置中信号检测电路的电路示意图；图6为本技术实施例提供的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置中控制系统电路和显示装置的电路示意图。附图标记：1-霍尔效应传感器；2-激励线圈；3-探头壳体；4-激励线圈导线；5-固定块；6-接收导线。具体实施方式为了便于理解，下面结合说明书附图，对本技术实施例提供的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置进行详细描述。本技术实施例提供一种起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，其特征在于，包括：检测探头、信号发射电路、功率放大电路、信号测量电路、控制系统电路和显示装置；/n由所述信号发射电路输出频率可调的正弦波激励信号，经所述功率放大电路放大后加载到所述检测探头的激励线圈上，所述检测探头的信号接收由霍尔效应传感器完成，并通过所述信号测量电路输出电压信号到所述控制系统电路，所述控制系统电路内部存储有不同种类材料校准试样的应力曲线数据和相应的拟合结果，根据所述信号测量电路输出的电压值自动计算出相应的应力大小，并输出到所述显示装置上显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，其特征在于，包括：检测探头、信号发射电路、功率放大电路、信号测量电路、控制系统电路和显示装置；
由所述信号发射电路输出频率可调的正弦波激励信号，经所述功率放大电路放大后加载到所述检测探头的激励线圈上，所述检测探头的信号接收由霍尔效应传感器完成，并通过所述信号测量电路输出电压信号到所述控制系统电路，所述控制系统电路内部存储有不同种类材料校准试样的应力曲线数据和相应的拟合结果，根据所述信号测量电路输出的电压值自动计算出相应的应力大小，并输出到所述显示装置上显示。


2.根据权利要求1所述的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，其特征在于，所述检测探头包括：所述霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器的外侧设置有固定块，所述固定块的外侧设置有所述激励线圈，所述激励线圈的外侧设置有探头壳体；
所述激励线圈连接有两根激励线圈导线，所述霍尔效应传感器连接有两根接收导线，且所述激励线圈导线和所述接收导线均外露于所述探头壳体的外部。


3.根据权利要求2所述的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，其特征在于，所述霍尔效应传感器采用线性霍尔传感器芯片；
所述线性霍尔传感器芯片的OUT1引脚和GND引脚分别与所述信号测量电路中CON1接头的引脚1和引脚2相连接；所述线性霍尔传感器芯片的VDD引脚与5V电源相连接。


4.根据权利要求2所述的起重机金属结构焊缝残余应力检测装置，其特征在于，所述激励线圈采用漆包线缠绕制作，且线径为1mm。


5.根据权利要求2所述的起重机金属结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜来，李继承，戚政武，杨宁祥，谢小娟，
申请(专利权)人：广东省特种设备检测研究院珠海检测院，
类型：新型
国别省市：广东;44