CN110988109A - 一种基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无损检测相关技术领域，并具体公开了一种基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，包括如下步骤：S1获取标准套筒连接件在不同脱扣角度时通过该标准套筒连接件的磁致伸缩导波信号的波包峰值，进而得到脱扣角度与磁致伸缩导波信号波包峰值的关系曲线，该关系曲线即为参考曲线；S2获取通过待测套筒连接件的磁致伸缩导波信号的波包峰值，根据该波包峰值和参考曲线，得到待测套筒连接件的脱扣角度，完成套筒连接件的连接质量检测。本发明方法易于实施，检测结果可靠，可用于螺纹钢筋套筒、螺纹钢管套筒等各类套筒连接件的连接质量的检测，适用性强。

Description

一种基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法
技术领域
本发明属于无损检测相关技术领域，更具体地，涉及一种基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法。
背景技术
套筒连接的螺纹钢筋是建筑中的主要承载构件之一，在上扣时可能会因为螺纹加工质量不合格、套筒内部存在杂质等原因而导致套筒未拧紧、脱扣等情况，为防止出现这种安全隐患，应对其连接质量进行检测。导波检测技术具有易到达不可见区域、单点激励即可实现长距离检测等优点，适用于啮合螺纹结构的检测。
现阶段，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如专利CN108181064A公开了一种管螺纹松动的检测方法，利用所测到的管螺纹振动信号与基准信号进行对比得出管螺纹接头的密封情况，并以此来检测松动；该方法以压电陶瓷片为传感器，用到了阻抗分析仪等多种仪器，且检测过程繁琐复杂，不适用于多试件的连续检测。相比于压电导波检测技术，磁致伸缩导波检测技术具有检测便捷、无需耦合剂、提离大等优点，因此更加适用于螺纹钢筋套筒连接质量的大批量快速检测。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，其目的在于，获取标准套筒连接件在不同脱扣角度时磁致伸缩导波信号的波包峰值，得到脱扣角度与磁致伸缩导波信号波包峰值的关系曲线，进而根据该关系曲线和待测套筒连接件的波包峰值，得到待测套筒连接件的脱扣角度，方法易于实施，检测结果可靠，适用性较强。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，包括如下步骤：
S1获取标准套筒连接件在不同脱扣角度时通过该标准套筒连接件的磁致伸缩导波信号的波包峰值，进而得到脱扣角度与磁致伸缩导波信号波包峰值的关系曲线，该关系曲线即为参考曲线；
S2获取通过待测套筒连接件的磁致伸缩导波信号的波包峰值，根据该波包峰值和参考曲线，得到待测套筒连接件的脱扣角度，完成套筒连接件的连接质量检测。
作为进一步优选的，所述S1和S2中，获取磁致伸缩导波信号的波包峰值时，取磁致伸缩导波信号的第一个波包峰值。
作为进一步优选的，所述磁致伸缩导波信号的第一个波包峰值Amax由下式计算得到：
Amax＝max(yi),i∈(i0,i1)
其中，yi为磁致伸缩导波信号第i个采样点的幅值；i0为磁致伸缩导波信号第一个波包起始采样点的索引；i1为磁致伸缩导波信号第一个波包终止采样点的索引。
作为进一步优选的，所述S1中获取标准套筒连接件5～8组不同脱扣角度对应的磁致伸缩导波信号的波包峰值。
作为进一步优选的，所述S1中，脱扣角度的取值范围为0°～45°。
作为进一步优选的，待测套筒连接件的脱扣角度越接近0°时，该套筒连接件的连接质量越好。
作为进一步优选的，在标准套筒连接件或待测套筒连接件两侧分别布置磁致伸缩导波激励传感器和磁致伸缩导波接收传感器，以获取通过标准套筒连接件或待测套筒连接件的磁致伸缩导波信号。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明对标准试件进行实验并采集磁致伸缩导波的通过信号，获取该标准试件中套筒的脱扣角度和通过信号波包峰值之间的关系曲线作为检测的参考曲线，提高了检测精度，且操作简单。
2.本发明所提供的检测方法流程简单，且无需专门仪器，易于实施，成本较低，可用于螺纹钢筋套筒、螺纹钢管套筒等各类套筒连接件的连接质量的检测，适用性较强，有利于推广应用。
3.本发明通过将导波激励传感器和导波接收传感器分别布置在套筒连接结构的两侧，即可采用导波仪器采集通过信号，无需在检测前对试件进行抛光、打磨等预处理工作，节省了时间，检测效率高。
附图说明
图1是本发明实施例套筒连接件连接质量检测方法流程图；
图2是本发明实施例套筒连接件连接质量检测时磁致伸缩导波传感器的布置示意图；
图3是本发明实施例测得的标准套筒连接件在5种不同的脱扣角度下的磁致伸缩导波信号波形图；
图4是本发明实施例标准套筒连接件脱扣角度与磁致伸缩导波信号第一个波包峰值之间的关系曲线图；
图5是本发明实施例测得的待测套筒连接件的磁致伸缩导波信号波形图；
图6是图5中磁致伸缩导波信号第一个波包峰值在图4关系曲线中的位置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供的一种基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1将标准套筒连接件逐步拧松，获取标准套筒连接件在不同脱扣角度时通过该标准套筒连接件的磁致伸缩导波信号，得到多组脱扣角度与磁致伸缩导波信号第一个波包峰值数据，进而得到脱扣角度与磁致伸缩导波信号第一个波包峰值的关系曲线，该关系曲线即为参考曲线。
具体的，套筒连接件包括工件一、工件二和连接两个工件的套筒连接结构，则套筒连接件的脱扣角度为工件一和工件二从完全拧紧开始，沿各自的脱扣方向相对旋转的角度，当螺纹为右旋螺纹时，沿工件一轴线和工件二轴线往套筒连接结构看去，脱扣方向均为逆时针旋转方向，当工件一和工件二完全拧紧时，套筒连接件的脱扣角度为0°；当套筒连接结构处于未拧紧状态时，其接触刚度将会发生变化，因此对于导波的透射率也会发生变化，此时接收到的通过该套筒连接结构的导波信号幅值将发生改变，基于此可以判断套筒连接件的脱扣角度及连接质量。
检测时，在标准套筒连接件两侧分别布置磁致伸缩导波激励传感器和磁致伸缩导波接收传感器；然后对标准套筒连接件的套筒连接结构从完全拧紧开始按一定步长逐步拧松，同时用导波仪器进行信号采集，此时接收线圈获得的信号即为通过标准套筒连接件的磁致伸缩导波信号，再求取每组信号第一个波包的峰值，对峰值大小和脱扣角度的关系进行曲线拟合，得到脱扣角度与导波通过信号第一个波包峰值之间的关系曲线。
优选的，获取标准套筒连接件5～8组不同的脱扣角度(脱扣角度的取值范围为0°～45°)对应的磁致伸缩导波信号的波包峰值。
S2在待测套筒连接件两侧分别布置磁致伸缩导波激励传感器和磁致伸缩导波接收传感器，获取通过待测套筒连接件的磁致伸缩导波信号的第一个波包峰值，根据该波包峰值和参考曲线，得到待测套筒连接件的脱扣角度，完成套筒连接件的连接质量检测，当待测套筒连接件的脱扣角度越接近0°时，说明该套筒连接件的连接质量越好。
具体的，所述磁致伸缩导波激励传感器包括永磁偏置磁化器及激励线圈，所述激励线圈设置在所述永磁偏置磁化器内；所述磁致伸缩导波接收传感器包括永磁偏置磁化器及接收线圈，所述接收线圈设置在所述永磁偏置磁化器内；检测时，套筒连接件套筒连接结构的两侧分别穿过所述激励线圈和接收线圈。
具体的，所述磁致伸缩导波信号的第一个波包峰值Amax由下式计算得到：
Amax＝max(yi),i∈(i0,i1)
其中，yi为磁致伸缩导波信号第i个采样点的幅值；i0为磁致伸缩导波信号第一个波包起始采样点的索引；i1为磁致伸缩导波信号第一个波包终止采样点的索引。
以下为具体实施例：
标准套筒连接件包括：公称直径为20mm、长度为1000mm的HRB335螺纹钢筋2根，长度为20mm的Φ20[75°*2.5P]直螺纹套筒1个，螺纹为右旋螺纹，待测套筒连接件与标准套筒连接件规格相同；检测步骤如下：
S1获取标准套筒连接件脱扣角度与导波通过信号第一个波包峰值之间关系的参考曲线，具体如图2所示，在标准套筒连接件上布置传感器，其中磁致伸缩导波激励传感器距离标准试件左端部500mm，磁致伸缩导波接收传感器距离磁致伸缩右端部500mm；激励线圈和接收线圈均匝数为40匝，线径为1.25mm；激励信号为3周期的中心频率为20kHz的正弦信号。对标准套筒连接件的套筒连接结构从完全拧紧开始按11.25°的步长逐步拧松，每拧松11.25°，使用导波仪器进行信号采集，得到的5组信号如图3所示，再求取每组信号第一个波包的峰值，对峰值大小和脱扣角度的关系进行指数拟合，获得套筒脱扣角度与磁致伸缩导波信号第一个波包峰值之间关系的参考曲线，如图4所示。
S2采用导波仪器对待测试件进行信号采集以得到所述通过信号，进而求得所述通过信号第一个波包的峰值，具体如图2所示，在待测套筒连接件上布置传感器，布置方式和实验参数均与S1中相同，使用导波仪器进行磁致伸缩导波信号采集，得到的信号如图5所示，该信号第一个波包的峰值Amax为0.1262V；
进而如图6所示，该值在所述参考曲线中对应的横坐标为15.25，即测量得到脱扣角度为15.25°，因此待测套筒连接件存在一定的脱扣角度，连接质量差，存在安全隐患。
该待测套筒连接件的实际脱扣角度为15°，测量绝对误差为0.25°，相对误差为1.67％，因此，通过测量待测套筒连接件通过信号第一个波包的峰值，将之与所述标准套筒连接件参考曲线作比较，可以有效地测量螺纹钢筋套筒等套筒连接件的脱扣角度并检测其连接质量。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1获取标准套筒连接件在不同脱扣角度时通过该标准套筒连接件的磁致伸缩导波信号的波包峰值，进而得到脱扣角度与磁致伸缩导波信号波包峰值的关系曲线，该关系曲线即为参考曲线；
S2获取通过待测套筒连接件的磁致伸缩导波信号的波包峰值，根据该波包峰值和参考曲线，得到待测套筒连接件的脱扣角度，完成套筒连接件的连接质量检测。
2.如权利要求1所述的基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，其特征在于，所述S1和S2中，获取磁致伸缩导波信号的波包峰值时，取磁致伸缩导波信号的第一个波包峰值。
3.如权利要求2所述的基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，其特征在于，所述磁致伸缩导波信号的第一个波包峰值Amax由下式计算得到：
Amax＝max(yi),i∈(i0,i1)
其中，yi为磁致伸缩导波信号第i个采样点的幅值；i0为磁致伸缩导波信号第一个波包起始采样点的索引；i1为磁致伸缩导波信号第一个波包终止采样点的索引。
4.如权利要求1所述的基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，其特征在于，所述S1中获取标准套筒连接件5～8组不同脱扣角度对应的磁致伸缩导波信号的波包峰值。
5.如权利要求1所述的基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，其特征在于，所述S1中，脱扣角度的取值范围为0°～45°。
6.如权利要求1所述的基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，其特征在于，待测套筒连接件的脱扣角度越接近0°时，该套筒连接件的连接质量越好。
7.如权利要求1-6任一项所述的基于磁致伸缩导波的套筒连接件连接质量检测方法，其特征在于，在标准套筒连接件或待测套筒连接件两侧分别布置磁致伸缩导波激励传感器和磁致伸缩导波接收传感器，以获取通过标准套筒连接件或待测套筒连接件的磁致伸缩导波信号。
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