⑴ 检测桥梁应变用什么仪器测出来的数据比较稳定准确、稳定
检测桥梁应变用桥梁静态数据采集仪器测出来的数据比较稳定准确、稳定。
桥梁静态数据采集通常是用来做状态监控用的,最常见的还是测应力应变。一般来说,静态数据采集结构简单,价格比较便宜,但是对仪器的稳定性,抗温漂时漂要求比较高。
桥梁检测的内容
桥梁检测的内容比较多,从方法上可分为静载实验、动载实验和无损检测。根据检查的重要程度不同以及时间间隔的长短,桥梁检查工作又可分为一般检查和定期检查。经常性的检查是日常工作,以目测为主,配以简单的工具,可每个月或几个月一次。定期检查也叫详细检查,可每半年或一两年进行一次。定期检查一般要较为详细地检查桥梁结构各个部位的使用状况,对结构损坏部位进行接触量测、标记、安设检测仪器的检查,需要动用特殊的机械设备与测量仪器。从进行时期来看,分为成桥实验和施工的阶段监测控制。桥梁检测的具体内容是在外观上对桥梁表面的破损进行评估,以及对桥梁的一些重要参数如变形、挠度、应变、裂缝等进行准确测量。
桥梁性能相关参数的检测。与桥梁的运营性能有关的参数主要有:静态参数如变形、挠度、应变、裂缝等;动态参数如固有频率、振型、动力响应等;材料参数如混凝土强度、均匀性、耐久性等,这些参数都是反映桥梁结构性能的重要参数。从这些参数的数值大小可以基本确定桥梁的状态以及导致桥梁出现问题的原因,也可以测出这些参数,分析得出结构的强度、刚度及抗裂性能,据此判断桥梁的承载能力。
对上述三类参数的测定主要对应三种方法:静载实验、动载实验和无损检测。
静载实验是按照预定的实验目的与实验方案,将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置,观测结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量的实验项目,然后根据有关规定和规程的指标,判断桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力。
动载实验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动,测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数等参量的实验项目,从而判断桥梁结构的整体刚度、运营性能。
无损检测是指在不影响结构构件受力性能或其他使用功能的前提下,直接在构件上通过测定某些适当的物理量,从而推定混凝土的强度、均匀性、连续性等一系列性能的检测方法。该检测方法主要是检测混凝土的材料性能,和其他两种检测有一定的区别。桥梁无损检测也有桥梁外观病害的初步检查。外观病害检查就是用人工肉眼和测量仪器对桥梁整体与局部结构病害进行检查与量测等,如混凝土构件表面发生的裂缝与空隙、地基基础的沉降与倾斜、混凝土的强度等级、碳化深度、与耐久性有关的含碱量和氯离子含量,以及钢筋的锈蚀状况等。外观检查是针对桥梁的表面病害进行的,其结果的准确程度主要依赖于检查人员的个人经验和水平。
⑵ 工程测量中选择仪器应考虑哪些因素
您好,需注意如下:
工程测量事关重大,而且并不如许多人所想的,手里操作着个全站仪就是工程测量的全部,测量人员的 水平高低,其实更体现在预见能力和谋划能力上。
进场后,第一步工作就是联测导线,此时应该先问清楚,设计院的导线是平面坐标还是高斯坐标。高程的获得是用什么方法,是水准还是GPS。
第二步工作一般是复核,补充征地线。设计中往往有改线发生,而中国的国情是,设计院放的征地线有时候
是改线之前的,这在低等级公路,地形复杂的公路尤其多见,而你进场后,设计院一般是不会再来放线了(虽然这并不符合
合同要求,但施工单位是无能为力的)。所以,必须首先和设计院沟通,问清楚设计院
放的征地线是否是最终征地线,如果不是,要问清楚设计院哪些路段是改过的,要设计院提供改线后的征地线和原来征地线的对比图表。
中国乡村民情复杂,因为征地纠缠不清,严重影响工期的事情比比皆是。第二次,甚至第三次征地放线就关系到老百姓的征地
补偿情况,哪怕只是区区几百元,一样可以叫你开不了工。没有设计院的参照资料,不但测量人员会对自己的放样成果产生
怀疑,和老百姓也解释不清。
第三步工作复测地面线。这步工作变化很多。我想说的是,虽然一般要求是施工单位要测地面线,但是测量人员最好不要贸然动手,因为一旦贸然动手,不但意味着辛辛苦苦的大量工作全部白做,甚至意味着工程量的损失,一定要把各种因素权衡好再下决定,一旦动手,全线的地面外业,原地面复测资料,横断面绘图,土石方工程数量表
就必不可少,工作量极大。在工作开展前,我们要综合考虑这么几个元素:
1。公路等级,工程量大小。2。业主的实力,业主的意思。3。本单位人员配备情况。4。估算设计院地面线的准确情况。
先看第一个因素-工程量,如果工程量不大,但是线路长,地形又复杂,那么地面线测量工作量很大,价值却不大。
再看第二个因素,业主实力,业主的意思:业主如果实力不强,那么很可能不调整设计方量,换句话说,穷业主你就别
做梦他会补你钱了。业主如果对施工单位关于
超出设计多少百分比才调整方量的咨询含糊其词,那么也希望渺茫,因为这个百分比他也许永远不会先告诉你。其后果就是,你超出的百分比永远达不到业主的要求。别受业主和监理的唬弄,他们也许会说的很好听,说什么你们只要数据属实,方量是可以考虑的,其实他们真正的想法是:拿到书面的资料备档,并避免以后的纠纷,让施工单位没话说。哪个
业主不贪婪?谁不会利用自己的强势地位?
再看第三个因素,人员配备:大型国企可能人员充足,中小企业则人手严重不足,搞测量的人辛苦,所以我劝告大家,
无论企业大小,只要是方量不能调整,这步工作走个过场,应付过去就算了。断面图可以复印设计院的,稍微改改。
原地面测量结果从设计院图上量就可以了,然后可以发动施工队的人一起弄。至于监理,当路线长地形复杂时,我认为大部分监理是不会全程
旁站的,他要旁站,那就先带他去地形最复杂的,最难爬的地方,搞一二次估计他就在旁边吹风了。当然,监理也觉得走走过程就行了那
最好。当然,监理那份抽检资料你得给他弄掉。
第四个因素:估算设计院地面线的准确情况:虽然说尽量要避免无谓的劳动,不过我们还是要考虑设计是否会发生巨大错误的。那就是
原地面数据的准确性。一般来说,设计院在填方区的地面还是较为准确的,但是在挖方区,尤其是等高线很密,地形很陡的的地形上,
设计出错是有的,而且有些错误很大。这一点,我们应该在放征地线的时候来验证,虽然征地线放的只是两条线,但一般来说,一个
断面的两个口卡住了,这个断面发生错误的可能就很小了。放征地线的时候,我们应该把每个点的原地面高全部记下来,回去和图纸校对。
本人曾经做过的两个工地,一个工地方量极大,业主也是国家级的,但是业主的要求是:施工单位测地面必须全测,不能只报局部,
然后业主再下来全程检查。这样一来,业主的意思很明显,你根本耗不起这个时间,你就认了设计数量吧。那么我们就认了吧。
第二个工地,方量没多少,业主也穷,可地形复杂,和业主见面的时候,业主对超出多少百分比才补方量含糊其词。本人经过权衡,决定放弃复测,承认设计数量,把资料补齐就算完事。一开始监理还奇怪,说从没见过主动放弃的。相邻的合同段测得正火,信誓旦旦说设计院错误很大,又说业主,设代就快认可了,但最后的结果是:全部否定。外业算白做了,内业就当交差。
这步工作工作量极大,如果操作不得法,劳民伤财,对测量人员士气的打击是非常大的。
第四步工作:线路复核,尤其是结构坐标高程复核,这一步必须预先进行,为什么呢?因为现在的大设计院投下标以后,往往把设计工作
分包,而分包单位的实力不敢恭维。结构上位置,高程的大片出错并非没有,本人就经历过。如果你到结构开工之前才复核,那么
一旦发现错误,自己又不敢确定,必然要上报,现在设计单位工作效率大家也都知道,非常低,当然,这和业主的低效率,业主和
设计院沟通不力也有关系。一旦结构位置高程大面积错误,就只有干等设计去复核,而施工单位的工期就这样耽误了,施工队只有干坐在工地上晒太阳。其实,
进场后测量人员还是有富裕时间的,应该趁此富裕时间提前复核,此时尚未开工,即使上报,设计批复下来后可能正好结构
开工,也可能超过结构预期开工时间还不多。工期就省下来了。
第五步工作:资料格式的确定。
测量有各种资料,最多的就是报验资料了,开工后资料不要埋着头一股脑只管做,因为做了很可能白做。
首先,你的资料很可能是应用本单位原来的格式。其次,即使是业主下发的,也可能错,所以还是要合同人员
把表格格式核对一下,业主的表错了,但资料返工他可不会帮你改。
第六步工作:全线踏勘,重点观察涵洞位置,以及函长。
设计院的涵洞位置的设计通常是不准的,角度偏差,桩号偏差,高程不准时有发生,估计他们的涵洞设计很多
是不到现场,而是在图上定位置的。如果涵洞要开工才
放样发现要变更,那么和结构坐标高程错误又一样了,要干等设计去复核变更,出变更图。有时候,一段路基的工期往往取决于这段路基上的涵洞能否及时完工,
涵长也要提前验算,尤其是在有匝道的时候,一个涵洞同时穿越主线和匝道,还是斜交的,还是在弯道上的,这种情况涵长最难计算,设计院常错,最好的计算方法是在CAD里模拟计算。
第七步 施工测量中应该预先考虑和谋划的东西。
首先,要规划好全线的水准点和导线点。不要梦想控制点可以从
头用到尾,因为随着填高挖深,以及控制点的破坏,某些点也许
后面就不能用了,所以一开始就要观察地形,联系断面图在大脑
里进行空间想象,以决定加密导线点的位置,让这些导线点能尽
可能的用久一点。
施工单位进场后的导线复测通常和加密导线点的过程集成为一
个过程,在复测之前必须理解“施工单位导线复测的含义”。施
工单位的导线复测,是以标段为单位的,而且标段内一般是没有更高级
的已知点的,这使得复测过程和设计院测量导线的过程含义不同
。施工单位只需保证两点即可:1。本标段内各导线点相对位置
的正确性。也就是说,任意取四点假设为两条已知边,两条边之
间的点进行联测满足规范要求。2。和相邻标段的起始边能闭合
。只要满足这两点,那么在本标段内,导线系统是一个精密的整
体,从而放出的路线也是光滑,顺接的。然后又能和相邻标段闭
合,这样, 每个标段的精密的导线系统和其他标段精密的导线
系统可以衔接,从而形成一个连续不断的导线整体系统。不要去
想导线的绝对坐标如何,因为没有已知点,你永远无法证明
绝对坐标的正确性。
理解了上面的含义,在进行导线复测和加密时,就不必把
整个标段的导线作为一条导线来测。因为导线太长,导线点太多
的话,只要中间某些点出现测角的稍微大点的误差,就会使得
整条长导线发生扭曲,变形,从而出现和设计成果之间较大的误
差,而且难以查出错误根源何在。所以,不妨把整个标段看成若
干个小标段,以6-7个导线点为一组,组和组之间设一条公共边
,这样,某点的测角误差只会影响本组,不但导线成果精度高,
而且容易查出错误所在。这样,外业测量精度不变,却不会发生
长导线误差过大的情况。
水准点的布设原则上是讲究规范,严密的,对于某些大型国企
尤其如此。但是,施工单位的人手通常不足,况且本人不喜欢
做无用功。我们完全可以在规范的基础上变通。比如,在路基施
工中,中间的高程要求是极低的,全站仪粗测就够了。再比如,
在山区施工中,你去将设计院在高山的点引下来,站数多得吓人
,而且往往徒劳无功,因为站数越多,出错的可能越大。那么,
我就假设在一条复杂的山区公路中,如何进行水准点总体布设的
规划呢?
首先,布设我肯定是以全站仪为主的,但要用水准仪辅助,工
作以后我基本就没用过水准仪去进行全线联测,工作量太大了,
相比工作量带来的那点精度没太大意义。
第一步,将导线联测和
水准联测合为一体,用全站仪测水准,需要注意的环节是:
水准气泡的精确调平,这一点极为重要,要最大限度的调平,
最好是仪器有电子水泡的。
仪器的严密踩实。不但要锁死脚架,地面也要踩实。
第三,仪器的高度精确测量,最好能把倾斜导致的误差计入,
一般取仪高1。6米,用勾股定理算就行了。目标棱镜高也是如此
。棱镜高一般量到棱镜横向螺丝中心。
第四。视线位置和棱镜螺丝中心重合,有时距离较远的时候,可
能棱镜边的螺丝中心看不清,这时可以叫对方用一只笔点在螺丝
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中心,用视线去切分笔即可。
第五,对向观测。一定要对向观测。?
第六,尽量在天气阴的时候。不过在工地上难以保证,我就经常
出太阳测,但是因为前五个环节把握的好,影响也不是很大。
只要把每个环节都把牢,最后的成果一般是让人满意的,本人测
过的若干工地,其结果和设计成果几乎相差无几。而它的工作量
相比水准仪测量来说,又何止是十分之一。
第二步 当初始水准点具备后,要做的线路控制了,在公路中,居于控制
地位的是桥,刚开工时路基的高程要求是非常低的。那么,规划
方法就是:用全站仪从导线点打转点到桥头,此时,再用水准仪
将打下来的转点进行细部加密。桥和桥之间的路基由这些转点控
制。此时,转点已在工地现场,水准仪加密工作量很小。这个方
法的原理和导线复测是一样的,不要担心转点的绝对高程,关键
是:标段内部的转点之间能衔接,
整个导线系统的高程和相邻标段能衔接。
由于转点都是用全站仪从导线点打下来的,只要做好我说的六个
环节,转点之间的高程衔接不成问题,尤其是从一个导线点打下
来的两个转点。而且,转点之间还可以用水准仪来验证,验证的
工作量也并不大。而且,随着工程的进展,可以随时用全站仪从
导线点打转点下来补充。
这个方法用一句话概括就是,用全站仪完成总体规划布设,用
水准仪进行辅助性的细部加密验证。
以上谈的是施工测量前的控制点规划方法,以下是施工测量中应该预先考虑和预见的问题,
施工测量中应该预先考虑注意的问题:
1。桥梁方面:越小的桥测量越容易错,尤其是单跨扩大基础u型桥台的小桥。这类小桥多半是斜弯的,由此情况又
更加复杂了,所以,以下的例子就是以斜弯小桥为例。
首先,在测量之前就要对桥梁的总体工序在脑子里有个数。
第一步,斜弯小桥一般是平行布置的,(当然测量前还是要搞清楚到底是平行布置还是扇形布置),所以要搞清楚,桥台横向方向到底是以桥梁哪个位置的路线切线为基准的。
第二步,做扩大基础时可以暂时不考虑各种复杂因素,但是从扩大基础上面的台身开始,就要仔细预先谋划了。
首先,要提前计算好台帽的左右长度,在斜弯情况下,台帽左右长度是不等的。而不同桥台的台帽
左右长也不是对称的。最好,最直观的计算方法也许
还是在cad里,但是,最好用常规计算方法复核,常规的计算方法一般一次不能完成,需要试算若干次。这还不算完,当桥梁左右分幅时,台帽偏长的一侧按计算结果,但台帽偏短的一侧还得取正常结果,因为左右梁板的数量是一样多的,且梁板不是变宽的,必须保证能放下梁板。
其次,要提前把台帽的投影放在基础顶面上。为什么呢?因为桥台的台帽是有横坡的,尤其是左右幅同坡的情况,
左右边点的高程基本要差40-50厘米,假设台身按照统一坡率1:6做,那么左右边点做到最上面的时候,会导致
高的一边跨径偏大,而矮的一边跨径偏小,差异大概有8,9厘米。即使将台帽位置调整过来,也会照成一侧台帽
悬出台身过多,而另一侧却又缩进过多,极为难看。所以,必须将台帽投影放在基础顶面,用台帽的位置来控制
台身坡率,这样,中左右三点的台身坡率不一致,但是能保证台帽位置的正确。
第三步,做台身时,前墙位置定好了,还要考虑侧墙,当半径较小时,侧墙的每一点路基宽度都要正好,这样,侧墙
就是弧形的,和路线一致。
第四步,台身先考虑好了的话,做台帽自然水到渠成。
第五步,架梁板时,测量人员要在一边观察,和架梁人员形成有效沟通,要让架梁人员务必把两侧(如果分幅的话就是
四侧)的梁板架准,如果边板架的靠内,那么翼缘钢筋就离中线太近,为了保证桥面净宽,施工人员只能去扭曲,
剪断翼缘钢筋,非常困难。
第六步,做桥面护栏时,护栏和路线一致,均为弧形,这点就不多说了。
麻雀虽小,五脏俱全,这种斜弯小桥所体现的问题都是典型问题,只要把这种斜弯小桥的测量流程搞清楚,其他各种
类型的桥都可以融会贯通,一通百通。
以下是路基测量中应预先注意的问题,
导线是平面坐标还是高斯坐标。高程的获得是用什么方法,是水准还是GPS。请教是为什么啊?目前都是高斯84坐标吧,高程是从GPS测下来的,然后再水准加点。坐标也同理方法。给出来的点与点一般是200~500米内。
断面的两个口卡住了,这个断面发生错误的可能就很小了。放征地线的时候,我们应该把每个点的原地面高全部记下来,回去和图纸校对。路线较长的一级公路、二级公路和路线、地形复杂的基本上不符的。按图肯定要少了土方量。
第三,仪器的高度精确测量,最好能把倾斜导致的误差计入,一般取仪高1。6米,用勾股定理算就行了。目标棱镜高也是如此。棱镜高一般量到棱镜横向螺丝中心。具体的公式怎么样啊?
楼主经验非常丰富。所写感悟很切全实际情况。在证地线的上破口和下坡口工作切实很大。还有难度大的涵洞,例如,斜交弧形的涵洞。第一理清图纸的尺寸和设计涵意。第二要紧密跟踪现场施工。
好的,龙锋一刀,我解释一下:
“导线是平面坐标还是高斯坐标。高程的获得是用什么方法,是水准还是GPS。请教是为什么啊?目前都是高斯84坐标吧,高程是从GPS测下来的,然后再水准加点。坐标也同理方法。给出来的点与点一般是200~500米内。
现在设计院的导线成果有时候给你的是高斯坐标;有时候则是平面坐标,没有考虑投影,不一定肯定是高斯坐标的。我个人很喜欢平面坐标。另外补充一点,哪怕设计成果是
高斯坐标,但设计院可能忽略了桥的问题,桥本身一定要用平面坐标系统。
水准点也是这样,在一个标段内,可能同时混杂了三四等水准点和GPS水准点。”
“断面的两个口卡住了,这个断面发生错误的可能就很小了。放征地线的时候,我们应该把每个点的原地面高全部记下来,回去和图纸校对。路线较长的一级公路、二级公路和路线、地形复杂的基本上不符的。按图肯定要少了土方量。”
这一点是我提出的要考虑的四个因素的其中一个:
当我们决定是否要正式复测地面时,要综合考虑所有因素,再决定是否去做。
当前三个因素已经决定能补方量的可能性非常小时,此时就要权衡是否要全线复测地面了,假设全线复测地面,比设计成果多3%,(如果总量基数很大,绝对数量也不小),
但是这3%本来就属于正常范围,设计数量是不会调整的。那么,我们就要通过一种简单的方式来粗略估算,全线的地面线是否值得我们去复测。我提出的这种方式就是记下左右征地线的高程。当左右征地线高程和设计差异不大时,整个断面的两个开口就定死了,此时只要把整个断面地面线型和断面图对照一下,如果线型也差异不多,那么这个断面基本不会错。即使有差异,也要看看差异会导致土石数量有多大变化,再决定是否对差异大的少数断面进行详细复测。
在工程中,土石数量差异在正负5%之间非常正常,我做过的三个工地,都属于山区公路,局部有差异的有,有多也有少,(我认为设计院还是不会故意往少的去)但做完以后,对地面的准确性心里就有底了,设计院的总方量还是控制得较准的。再由于业主的强权和手腕,即使你大于5%,也未必能补。
路线长的山区公路复测时间是非常长的,这将影响工期。这点也要考虑。因为按照道理,是不可能局部复测的,防止你只报多得路段,不报少的路段。这样,在断面复测
没结束之前,所有的地面线都不能破坏。
所以,决定是否复测地面不是一个数学问题,而是一个哲学问题,它充满了不确定性,
你只能去权衡所有因素,再考虑是否去做。即使你考虑得当,你只能得出一个合理的结果,而不是一个精确的结果。在条件相同得情况下,不同的人考虑得出得结果也不一定相同。
总之一句话,如果考虑得结果是,可能性很小,那么相比复测过程的工作量之大,时间之长,我建议不去做。
“第三,仪器的高度精确测量,最好能把倾斜导致的误差计入,一般取仪高1。6米,用勾股定理算就行了。目标棱镜高也是如此。棱镜高一般量到棱镜横向螺丝中心。具体的公式怎么样啊?”
其实,如果联测导线时候前后视用的都是三角架,这个倾斜可以不考虑,因为大致抵消了。所差异的不过是仪器高和前后视棱镜高,以及仪器的横向宽度的不同,差异非常小。
具体是这样,量仪高从导线点顶量到望远镜中心(一般侧面有一条刻度线),这是斜长,然后量仪器中心到仪器边的横向宽度,这是短的那条直角边。长直角边是真正的仪高,用勾股定理算。一般和斜长差2MM左右。
我并不认为细心认真就不会出错,这要看细心认真是怎么个细心认真了。
如果只是亦步亦趋,细心认真做好眼下的工作,而不是主动去预见后续的步骤和工序,那么眼下这步工作的实施本身不易发生错误,但是,一件事要正确完成,由策划和实施两个步骤完成。如果策划错了,实施再正确,那么结果还是错的。这就意味着,后面的工序只能从一个错误的基础上开始。
当领导告诉我们,要去测地面了,我们就认真的去测,但没有主动的去预见谋划,去自己拿主意,结果认真测的结果是白测。
当要做资料了,我们就认真的做,内容全都对了,结果白做,因为表格格式一开始就是错的。
要桥梁放样了,我们就认真按设计去放,结果做完台身发现和台帽对不上位置,因为设计中标注的前墙坡率是中线处的,且设计并未提示我们要考虑左中右三点前墙坡率的不一致。
搞测量有死测量和活测量两种,死测量是一种会计式的认真,机械的根据数据来源,按预定的步骤和公式处理数据,这时,人本身成为一个机械的数据处理机,没有主动性,没有预见性。
活测量则不是,活测量一样会精确的处理数据,但活测量不仅仅是要做一个会计,还要主动去谋划,去判断和预见。
没有人一开始就能成为活测量,因为这需要积累。但是为什么有些人有了足够的工作经历之后还是一个死测量呢?因为他对自己的定位就是会计,他认为测量就是一个纯粹的数字工作。就是一个亦步亦趋的工作。
⑶ 目前金属表面检测的主要方法有哪些
主流金属制品表面缺陷在线检测方法。
一、漏磁检测
漏磁检测技术广泛应用于钢铁产品的无损检测。其检测原理是,利用磁源对被测材料局部磁化,如材料表面存在裂纹或坑点等缺陷,则局部区域的磁导率降低、磁阻增加,磁化场将部分从此区域外泄,从而形成可检验的漏磁信号。在材料内部的磁力线遇到由缺陷产生的铁磁体间断时,磁力线将会发生聚焦或畸变,这一畸变扩散到材料本身之外,即形成可检测的磁场信号。采用磁敏元件检测漏磁场便可得到有关缺陷信息。因此,漏磁检测以磁敏电子装置与磁化设备组成检测传感器,将漏磁场转变为电信号提供给二次仪表。
漏磁检测技术的整个过程为:激磁-缺陷产生漏磁场-传感器获取信号-信号处理-分析判断。在磁性无损检测中,磁化时实现检测的第一步,它决定着被测量对象(如裂纹)能不能产出足够的可测量和可分辨的磁场信号,同时也影响着检测信号的性能,故要求增强被测磁化缺陷的漏磁信号。被测构件的磁化由磁化器来实现,主要包括磁场源和磁回路等部分。因此,针对被测构件特点和测量目的,选择合适的磁源和设计磁回路是磁化器优化的关键。
漏磁检测金属表面缺陷的物理基础使带有缺陷的铁磁件在磁场中被磁化后,在缺陷处会产生漏磁场,通过检测漏磁场来辩识有无缺陷。因此,研究缺陷漏磁场的特点,确定缺陷的特征,就成为漏磁检测理论和技术的关键。要测量漏磁场,测量装置须具有较高的灵敏度,特别是能测空间点磁场,还应有较大的测量范围和频带;测量装置须具有二维及三维的精确步进或调整能力,以确定传感器的空间位置;同时,应用先进的信号处理技术去除噪声,确定实际的漏磁场量。Foerster,Athertion 已成功应用霍尔器件检测缺陷,霍尔器件可在z—Y二维空间步进的最小间隔分别为2μm和0.1μm。
漏磁检测不仅能检测表面缺陷,且能检测内部微小缺陷;可检测到5X10mm。的微小缺陷;造价较低廉。其缺点是,只能用于金属材料的检测,无法识别缺陷种类。目前,漏磁检测在低温金属材料缺陷检测方面已进入实用阶段。如日本川崎公司千叶厂于1993年开发出在线非金属夹杂物检测装置;日本NKK公司福冈厂于同年研制出一种超高灵敏度的磁敏传感器,用于检测钢板表面缺陷。
二、红外线检测与技术
红外线检测是通过高频感应线圈使连铸板坯表面产生感应电流,在高频感应的集肤效应作用下,其穿透深度小于1 mm,且在表面缺陷区域的感应电流会导致单位长度的表面上消耗更多电能,引起连铸板坯局部表面的温度上升。该升温取决于缺陷的平均深度、线圈工作频率、特定输入电能,以及被检钢坯电性能、热性能、感应线圈宽度和钢运动速度等因素。当其它各种因素在一定范围内保持恒定时,就可通过检测局部温升值来计算缺陷深度,而局部温升值可通过红外线检测技术加以检定。利用该技术,挪威Elkem公司于1990年研制出Ther—mOMatic连铸钢坯自动检测系统,日本茨城大学工学部的冈本芳三等在检测板坯试件表面裂纹和微小针孔的实验研究中也利用此法得到较满意的结果。
三、超声波探伤技术
超声波检测是利用声脉在缺陷处发生特性变化的原理来检测。接触法是探头与工件表面之间经一层薄的起传递超声波能量作用的耦合剂直接接触。为避免空气层产生强烈反射,在探测时须将接触层间的空气排除干净,使声波入射工件,操作方便,但其对被测工件的表面光洁度要求较高。液浸法是将探头与工件全部浸入于液体或探头与工件之间,局部以充液体进行探伤的方法。脉冲反射法是当脉冲超声波入射至被测工件后,声波在工件内的反射状况就会显示在荧光屏上,根据反射波的时间及形状来判断工件内部缺陷及材料性质的方法。目前,超声波探伤技术已成功应用于金属管道内部的缺陷检测。
四、光学检测法
机器视觉是以图像处理理论为核心,属于人工智能范畴的一个领域,它是以数字图像处理、模式识别、计算机技术为基础的信息处理科学的重要分支,广泛应用于各种无损检测技术中。基于机器视觉的连铸板坯表面缺陷检测方法的基本原理是:一定的光源照在待测金属表面上,利用高速CCD摄像机获得连铸板坯表面图像,通过图像处理提取图像特征向量,通过分类器对表面缺陷进行检测与分类。20世纪70年代中期,El本Jil崎公司就开始研制镀锡板在线机器视觉检测装置 。1988年,美国Sick光电子公司也成功地研制出平行激光扫描检测装置,用以在线检测金属表面缺陷。基于机器视觉的表面在线检测与分类器设计的研究工作目前在国内尚处于起步阶段。1990年,华中理工大学采用激光扫描方法测量冷轧钢板宽度和检测孔洞缺陷,并开发了相应的信号处理电路;1995年又研制出冷轧连铸板坯表面轧洞、重皮和边裂等缺陷检测和最小带宽测量的实验系统。1996年,宝钢与原航天部二院联合研制出冷轧连铸板坯表面缺陷的在线检测系统,并进行了大量的在线试验研究。近年来,北京科技大学、华中科技大学等也研制出较为实用化的在线检测系统。
从检测技术的观点来看,基于机器视觉的钢表面缺陷检测系统面临困境:①要求检测到的缺陷的几何尺寸越来越小,有的甚至小于0.1 mm;② 检测对象可能处于运动状态,导致采集的图像抖动较大;③现场环境较恶劣,往往受烟尘、油污、温度高等因素的影响,引起缺陷图像信噪比下降;④表面缺陷的多样性(如冷轧连铸板坯表面可达100多种),不同缺陷之间的光学特性、电磁特性不同;有的缺陷之间的差异不明显。因此,基于机器视觉的连铸板坯表面缺陷分类器要求具有收敛速度快、鲁棒性好、自学习功能等特点。