CN108445087B - 弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置及激振方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及低应变无损检测领域。一种弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，包括底座、锤柄和拉索,所述锤柄的一端通过铰轴铰接在所述底座上、另一端连接有锤头，所述底座设有锤击点瞄准框和释放器，所述锤击点瞄准框和锤头位于同一以所述转轴为中心线的圆柱面上，所述锤柄还通过驱动锤头朝向所述锤击点瞄准框摆动的拉伸弹簧同所述底座连接在一起，所述拉索一端同所述锤柄固定在一起、另一端设有同所述释放器配合的阻块。本发明提供了一种能够进行精确锤击的弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，解决了采用的锤击装置不能够进行精确锤击的问题。
Description
技术领域
本发明涉及低应变无损检测领域，尤其涉及一种弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置及激振方法。
背景技术
进行低应变无损检测时，一般采用手锤、力锤等工具敲击的方式进行激振，然而锤击过程中由于测试者和器材的个体差异，锤击能量、锤击位置很难进行精确控制，导致测试结果具有一定随机性。在一些需要进行波速精确测量的场合，例如利用弹性波波速进行受力构件的应力状态诊断时，锤击的随机因素所造成的误差会很大。
发明内容
本发明提供了一种能够进行精确锤击的弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，解决了采用的锤击装置不能够进行精确锤击的问题。
以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，包括底座、锤柄和拉索,所述锤柄的一端通过铰轴铰接在所述底座上、另一端连接有锤头，所述底座设有锤击点瞄准框和释放器，所述锤击点瞄准框和锤头位于同一以所述转轴为中心线的圆柱面上，所述锤柄还通过驱动锤头朝向所述锤击点瞄准框摆动的拉伸弹簧同所述底座连接在一起，所述拉索一端同所述锤柄固定在一起、另一端设有同所述释放器配合的阻块。使用时，通过改变阻块的位置来改变拉索的有效长度到符合要求，使锤击点瞄准框同锤击点对齐，通过阻块卡在释放器中使得锤头抬起相应的高度，然后通过释放器散开对阻块的固定作用，锤头在拉伸弹簧的作用下垂向锤击点瞄准框而击中锤击点。
作为优选，所述底座包括基座部、位于基座部前端的前架和位于基座部后端的按压固定板，所述锤击点瞄准框设置在所述前架上。
作为优选，所述前架上设有若干拉伸弹簧连接孔。
作为优选，所述释放器包括阻拦所述阻块的一对阻挡轮和驱动阻挡轮移动而使得阻挡轮失去对阻块的阻拦作用的扳机。
作为优选，所述底座上还设有测量锤柄起始位置和终止位置之间的夹角的量角器，所述量角器的圆心位于所述铰轴的轴线上，所述锤柄位于终止位置时同所述量角器的基准线位于同一平面上。能够根据计算出的锤柄的夹角，方便地将锤柄已即锤头调整到所需要的初始位置。使用时的方便性好。
作为优选，所述锤头包括基锤和若干个能够层层套设在一起的圆管结构的砝码，所述砝码为铁磁铁制作而成，所述基锤包括连接盘、设置在连接盘一侧的锤击头和设置在连接盘另一侧上的圆柱筒，所述基盘位于圆柱芯的一侧上设有若干道对所述砝码进行一一对应地限位的环形限位槽，所述环形限位槽内设有将所述砝码吸附而固定在限位槽内的磁铁，位于最外层的砝码能够穿设到所述圆柱筒内，所述锤柄同所述基锤固定在一起；所述砝码固定在所述环形限位槽内时，所有的砝码的质心都同所述基锤的质心重合。能够方便地实现不改变质心而改变锤头的质量，使得锤击能量符合使得值。
作为优选，所述锤柄上设有信号触发器安装孔。
本发明还提供了一种激振方法，包括如下步骤：
A、瞄准预设敲击点；
a1、在敲击点上用记号笔画出细十字线，交叉点为敲击点；
a2、将底座置于敲击点附近，移动底座直到锤击点瞄准框的中心与敲击点重合；
B、进行定能敲击
b1、按公式计算敲击能量，或根据所需能量决定锤头质量、锤头高度或拉伸弹簧刚度；其中，E—预设锤击能量，m—锤头质量，g—重力加速度，ΔH—锤头质心与预设敲击点落差高度，当锤头位置高于锤击点时为正，反之为负，k—拉伸弹簧的倔强系数，Δx为拉伸弹簧的伸长量；
b2、根据锤头质心与预设敲击点落差高度调整拉索长度到符合要求；
b3、拉起锤头，并将拉索的阻块固定于释放器上。
作为优选，进行定能敲击时，对于需要触发器的低应变弹性波测量设备，通过锤柄上的信号触发器安装孔将所需信号触发器固定于锤柄上。
本发明具有下述优点：能够进行精确的定点定量锤击而实现激振。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为在待测物体上画标记点和安装检波器时的示意图。
图3为将弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置同标记点对齐地安装到待测物体上时的示意图。
图4为弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置进行锤击时的示意图。
图5为弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置的各差数之间的几何关系图。
图6为释放器的示意图。
图7为弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置的另一个实施例的示意图
图8为锤头的另一个实施例的示意图。
图中：底座1、基座部11、前架12、拉伸弹簧连接孔121、按压固定板13、立架14、长条孔141、锤击点瞄准框15、锤柄2、铰轴21、拉伸弹簧22、信号触发器安装孔23、拉索3、阻块31、锤头4、锤头的质心41、基锤42、连接盘421、锤击头422、圆柱筒423、环形限位槽424、砝码43、磁铁44、释放器5、扳机51、梯形头511、阻挡轮52、滑动头521、夹持弹簧53、构件待测表面6、锤击点61、弹性波检波器7、信号触发器8、量角器9、量角器的圆心91、量角器的基准线92。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
参见图1、图2、图3、图4、图5和图6，一种弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，包括底座1、锤柄2和拉索3。
底座1包括基座部11、位于基座部前端的前架12和位于基座部后端的按压固定板13。前架12上前后可以动地连接有锤击点瞄准框15。前架12上设有若干沿前后方向分布的拉伸弹簧连接孔121。锤柄2的一端通过铰轴21铰接在基座部11上。
锤柄2的另一端连接有锤头4。锤柄2还通过拉伸弹簧22同前架12连接在一起。拉伸弹簧22是连接在拉索弹簧连接孔内而同前架固定在一起的。拉伸弹簧22用于驱动锤柄朝向前架转动。锤柄2上还设有信号触发器安装孔23。基座部11设有位于铰轴后方的立架14。立架上设有释放器5。释放器5包括扳机51和一对阻挡轮52。
拉索3一端同锤柄2固定在一起。拉索3的另一端位置可调地连接有阻块31。
本发明进行激振而实现无损检测的过程为：
A、瞄准预设敲击点
a1、在构件待测表面6上的锤击点61上画出标记十字线，交叉点为预设敲击点，将弹性波检波器7安装在构件待测表面6上，本实施例中为距离锤击点为0.5m的正上方；
a2、将底座置于锤击点附近，移动底座使得锤击点瞄准框的中心与十字线交叉点重合，最后通过在按压固定板上施加一定压力固定底座。
B、设定敲击能量为1J即1焦耳，能量具体为多少根据检测需要而设定，进行定能敲击
b1、取锤头质量m为0.5kg，锤头质心到转轴中心距离l＝0.3m，选择一条倔强系数为k＝20N/m的拉伸弹簧，固定在锤柄正下方距离转轴中心l＝0.25m位置处，通过锤击装置的尺寸几何分析，有下面公式成立
取重力加速度g＝9.8m/s2，得
由上式可求出
和ΔH＝0.11m；其中α为锤柄起始位置和终止位置之间的夹角，E—预设锤击能量，m—锤头质量，g—重力加速度，ΔH—锤头质心41与预设敲击点落差高度，当锤头位置高于锤击点时为正，反之为负，k—拉伸弹簧的倔强系数，Δx为拉伸弹簧的伸长量，l为锤头质心到转轴中心距离。
b2、波检波器7为TD型32通道声波CT的检波器，对应信号触发器8安装在锤柄2上；
b3、调整可调拉绳长度，使得阻块固定后锤头质心与预设敲击点之间高度落差为ΔH＝0.11m；b4、拉起锤头，然后将拉绳的阻块固定于释放器上；
b5、将检波器和信号触发器与声波CT数据采集设备连接进行弹性波采样预备，然后扣动释放器扳机设定释放器失去对拉绳的固定作用，完成锤击和采样。
参见图6，一对阻挡轮52设有穿设在立架14上的长条孔141内的滑动头521。在夹持弹簧53的作用下一对阻挡轮52靠拢而夹持住拉绳3使得阻块31不能够通过而实现对拉绳的固定。扳机51设有梯形头511。扣动扳机51时梯形头分开两个阻挡轮52的滑动头521设定阻挡轮分开，阻块失去阻挡而同释放器分离。
参见图7，底座1上还固定有量角器9。量角器的圆心91位于铰轴21的轴线上。锤柄位于终止位置时同量角器的基准线92位于同一平面上。这样使用时能够根据上述算出的角度α，转动锤头3到锤柄到角度为α的初始位置，然后使拉绳保持张紧状态而使得锤头位于该位置进行锤击即可，使用时的方便性好。
参见图8，锤头包括基锤42和4个层层套设在一起的圆管结构的砝码43。砝码43为铁磁铁制作而成。基锤42包括连接盘421、设置在连接盘一侧的锤击头422和设置在连接盘另一侧上的圆柱筒423。基盘位于圆柱芯的一侧上设有4道对环形限位槽424。环形限位槽424内设有将砝码吸附而固定在限位槽内的磁铁44。位于最外层的砝码能够穿设到圆柱筒内，锤柄同基锤固定在一起；砝码固定在所述环形限位槽内时，所有的砝码的质心都同所述基锤的质心重合。使用时更加需要安装上对应个数和/或重量的砝码到基锤上即可。
Claims (6)
1.一种弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，其特征在于，包括底座、锤柄和拉索,所述锤柄的一端通过铰轴铰接在所述底座上、另一端连接有锤头，所述底座设有锤击点瞄准框和释放器，所述锤击点瞄准框和锤头位于同一以转轴为中心线的圆柱面上，所述锤柄还通过驱动锤头朝向所述锤击点瞄准框摆动的拉伸弹簧同所述底座连接在一起，所述拉索一端同所述锤柄固定在一起、另一端设有同所述释放器配合的阻块，所述锤头包括基锤和若干个能够层层套设在一起的圆管结构的砝码，所述砝码为铁磁铁制作而成，所述基锤包括连接盘、设置在连接盘一侧的锤击头和设置在连接盘另一侧上的圆柱筒，所述连接盘位于圆柱筒的一侧上设有若干道对所述砝码进行一一对应地限位的环形限位槽，所述环形限位槽内设有将所述砝码吸附而固定在限位槽内的磁铁，位于最外层的砝码能够穿设到所述圆柱筒内，所述锤柄同所述基锤固定在一起；所述砝码固定在所述环形限位槽内时，所有的砝码的质心都同所述基锤的质心重合。
2.根据权利要求1所述的弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，其特征在于，所述底座包括基座部、位于基座部前端的前架和位于基座部后端的按压固定板，所述锤击点瞄准框设置在所述前架上。
3.根据权利要求2所述的弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，其特征在，所述前架上设有若干拉伸弹簧连接孔。
4.根据权利要求1或2或3所述的弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，其特征在，所述释放器包括阻拦所述阻块的一对阻挡轮和驱动阻挡轮移动而使得阻挡轮失去对阻块的阻拦作用的扳机。
5.根据权利要求1或2或3所述的弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，其特征在，所述底座上还设有测量锤柄起始位置和终止位置之间的夹角的量角器，所述量角器的圆心位于所述铰轴的轴线上，所述锤柄位于终止位置时同所述量角器的基准线位于同一平面上。
6.根据权利要求1或2所述的弹性波测量用低应变定点定能锤击激振装置，其特征在，所述锤柄上设有信号触发器安装孔。
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