Page 117 - 无损检测2023年第九期

马加涛, 等:

四通道差分式超声应力检测仪的设计与实现

图6 应力仪的标准拉伸试验现场及拉伸试件

图8 铝合金及钛合金的超声应力检测结果
以下结论。

( 1 ) 以FPGA 为主控单元设计了超声应力检测

仪, 同时, 利用程序控制放大器实现0~110dB的高

增益范围可调, 配合高达 1GHz的采样芯片, 能够
实现超声信号纳秒级时间的准确测量。
( 2 )设计了四频率组合式超声激励探头, 该探

头可以在不改变耦合条件和探头位置的情况下实现
不同频率的测量, 为不同深度残余应力检测提供技

术支撑。

( 3 )基于双宽带接收探头设计了差分式四通道
应力仪, 可以减少环境温度带来的声速和声程误差。

( 4 )标准拉伸试验结果表明, 该系统工作稳定,

对铝和钛合金薄板的残余应力检测误差在±30MPa
以内, 能够满足实际结构的应力测量需求。
图7 不同频率临界折射纵波铝合金及钛合金的标定结果
参考文献:

误差最大为20.6MPa , TC4钛合金的应力检测误差
最大为24.1MPa , 都在±30MPa以内, 证明了所研 [ 1 ] 蒋文春, 罗云, 万娱, 等. 焊接残余应力计算、 测试与调

制的超声应力仪可以准确地测量铝合金和钛合金的 控的研究进展[ J ] . 机械工程学报, 2021 , 57 ( 16 ): 306-
应力。 328.
[ 2 ] 贾春燕. 机加工中残余应力的产生和处理[ J ] . 机械,
4 结论 2010 , 37 ( 增1 ): 79-81.
[ 3 ] 巴发海, 刘宇希. 残余应力的产生及其对构件性能的
基于临界折射纵波的声弹性效应对金属结构不
影响[ J ] . 无损检测, 2020 , 42 ( 9 ): 1-5.
同深度应力的超声检测方法进行了研究, 设计并研
[ 4 ] 巴发海, 刘宇希. 残余应力 X 射线测试结果准确性的
制了差分式四通道超声应力检测仪, 并对铝合金和
影响因素[ J ] . 无损检测, 2020 , 42 ( 11 ): 6-9.
钛合金试件进行了应力系数测量和应力测试, 得到 [ 5 ] 王忠诚, 胡向义, 张建华. 基于逆磁致伸缩效应应力无
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2023年 第45卷 第9期
无损检测