大量采用无损检测仪器及测试一致性原理

大量采用无损检测仪器及测试一致性原理

G. I. Kravchenko, A. M. Shanaurin, and V. A. Shcherbinina†

OOO “Mikroakustika”, Yekaterinburg, Russia

摘要—概述了采用探伤仪的经验，在探伤仪中，铁磁换能器用于测试铁路系统中货车卡车的底部。 结果表明，由于使用了测试一致性原则，因此已成功完成了采用。

在相距相当远的NDT中心采用一种或另一种非破坏性测试（NDT）方法来测试质量组件（例如，有轨电车的零件）通常分为两个阶段。在第一阶段，隔离地采用了探伤仪（实现该方法的单元），在第二阶段，进行了大规模采用。这种过渡，即从孤立过渡到大规模采用，伴随着一系列的组织和技术安排。其中之一是测试一致性原理的实现。

术语“测试均匀性”是指为了提高NDT的可靠性必须实现的NDT程序和仪器的标识。测量和测量仪器在NDT程序中占有重要位置。测量的一致性通过测量的统一性来确保。因此，测试均匀性包括测量均匀性作为成分，即基于测量均匀性。下面，我们以探伤仪从单一采用到大规模采用的探伤实例为例，说明在实践中测试均匀性原理的实现，在探伤仪中，铁磁换能器用于测试铁路系统中货车卡车的底架。

我们用m表示采用的探伤仪的数量。如果缺陷检测器中的每一个都实现了[1]中提出的可靠性标准，则假定它们已经完成一次或全部采用（分别为m = 1或m>= 1）。

INITIAL STATE  (m = 1)

在90年代初，在铁路行业中使用铁磁换能器对货车的底盘进行定期维修测试时发现了这种状态。到此时，已经设计了DF-1探伤设备（DF-1探伤仪加磁化装置），并且对于鞋底，制定了适用性标准。

DF-1探伤仪的方框图由将磁场强度梯度转换成电信号（电压U）的单元，比较器和探伤仪组成（见图1）。 ）。梯度到电压U的转换器包含铁磁换能器（FT）和服务单元，即驱动发电机，滤波器，振幅检测器等。电压U和基本电压E被提供给比较器输入。当U> E时，将激活探伤仪。在通过平滑调节器调整探伤仪时，系数K = U / G会发生变化。使用内置电压表测量电压U。

探伤仪操作算法具有形式

 λ = sgn(G − S), S = E/K,                     (1)

其中λ是比较器输出信号； G是FT定位点处的梯度值； S是阈值。

在操作之前，通过改变K来确定等于调整样品的人工缺陷之上的最大梯度的阈值S。磁棒适用性标准如下：如果在某些区域（测试区域）进行铁磁测试 ）在其表面上并且测试区域中的磁化场强的切向分量等于某个（标称）值，则当不等式时，认为杆是合适的

G − S0 < 0,

满足，其中S0是阈值的标称值。

测试区和磁化场强的切线分量的标称值以及阈值写在杆底测试技术的分支指南中。

MASS ADOPTION (m >= 1)

NDT的铁磁方法已在90年代初开始大规模采用。 我们以和的形式表示缺陷检测器输入处的梯度G

G = Gf + Gn + G0,

其中Gf是由于缺陷引起的术语（在没有缺陷的情况下，Gf = 0）； Gn是一个噪声（随机中心数）； G0是一个确定的数字。

从[1]中可以看出，如果均方根噪声小于一定水平，则满足测试可靠性标准。因此，在一个或另一个探伤仪中，可靠性标准的不满足与其输入处的高噪声水平相关。 （如果在探伤仪内部产生噪声，则可以对其输入进行重新计算。尤其是，该噪声可能是探伤仪中指定的实际值（即阈值）与标称值之间的差。）

让我们将噪声划分为分量Gni（i是分量的数量），定义权重最大的分量，并描述降低其权重的过程。

1. Gn1是噪声，它是由于测量杆的磁化场的切向分量时的误差以及因此导致的磁化电流校正不正确而引起的。在没有缺陷的情况下磁化一块有限尺寸的磁片时，在测试区域中观察到了有限的梯度。该梯度取决于工件的磁化强度，代表确定项和随机项的总和。确定项是G0。随机项是Gn1。

尽管每个磁化单元都配备了相当精确的磁场计（用于测量磁场强度的设备），但必须在一定时间之前将噪声Gn1占有很大的份额，该磁场计必须测量磁场强度的切向分量并将其保持在一定的间隔。这归因于这样的事实，即现场仪表是由不同的制造商交付给铁路网的，并且具有不同的输入转换器设计。通过在均匀场（在亥姆霍兹线圈中）进行测试，这些场计仅可精确测量均匀场。在非均匀字段中，其记录取决于转换器工作空间的几何形状。在底架的表面上，磁场不是均匀的，因此，使用计量学上完美的场计，采用不同设计的转换器会导致不同的测量结果。这为某些探伤仪预先确定了Gn1的重量。

在以下情况下，Gn1的重量显着降低：

（a）组织了具有相同设计（更确切地说，具有输入转换器的相同设计）的现场仪表的批量生产；

（b）在铁磁测试的强制性设备中仅包括这些场强计。

在这种情况下，测量均匀性（这是通过测试场强计来确保的）是实现测试均匀性的必要但不足的条件。场计与相同的输入转换器一起使用已成为充分的条件。

2. Gn2是由于调谐样本特性分散而产生的噪声。样品的散布是不可避免的，直到它们在不同的工作条件下进行。当样品开始集中制造时，该问题已部分解决。这些样本称为标准制造商样本（SMS）。在每个SMS中，制造商都指定了有关标称阈值S0的信息，并且该阈值的值是在SMS的探伤仪调试中设置的。

为什么通过集中制造SMS可以部分解决Gn2问题？关键是，SMS参数在运输，存储和开发过程中会随机变化，因为SMS表示一块板（带有人工缺陷），磁导体和永磁体固定在该板上。众所周知，摇动，振动和其他机械作用会改变永磁体的磁化强度。

解决Gn2问题的决定性步骤是在以下情况下采取的：

（a）具有相同设计的带有铁磁换能器（FT）的梯度仪将被批量生产；

（b）这些梯度仪已包含在铁磁测试的必不可少的设备中；

（c）使用梯度计，在运输和存储后以及操作过程中定期对SMS磁化强度进行测试和校正。

SMS的测试简化了测量并与人工缺陷上方的磁场强度梯度容差进行了比较。具有相同FT和相同SMS的梯度仪的使用是实现测试均匀性原理的又一步。

3. Gn3是由于操作员意外改变阈值而产生的噪声。铁磁探伤仪被制造为通用设备，因此提供了一些用于设置阈值的仪器（旋钮，按钮等）。在测试过程中，操作员可能会无意中转动调谐旋钮或按下控制按钮的特定组合并更改阈值。此后，直到探伤仪的最近例行调谐（使用SMS），测试将在存在噪声Gn3（即无效）的情况下进行。

由于在缺陷检测器中引入了尺寸阈值指示器[1]并降低了操作员的功能，因此降低了Gn3噪声（并在许多情况下消除了噪声），也就是说，不仅要观察缺陷指示器并还可以测试指标上的阈值。

4. Gn4是由于阈值指示器不准确而引起的噪声。当对带有尺寸阈值指示器的探伤仪进行标准化，将其引入状态测量仪器寄存器中并进行定期测试时，可以降低这种噪声。

在将探伤仪制造为测量仪器时，阈值指示器使用FT放置在其工作空间中的梯度仪进行校准。由于根据表达式（1）在探伤仪中实现的阈值取决于E和K，因此选择这些数量以使指示器读数与量规再现的梯度一致。在操作过程中，E和K自发变化（漂移），并且指示器中出现错误。在使用梯度仪测试梯度仪的过程中，检查该误差是否与公差相符。如果误差大于允许值，则纠正指示器。选择指示器误差容限，以便在测试底杆时噪声Gn4的权重相对较小。

由于将探伤仪（公差测试的工具）转换为实现测量均匀性原理的测量设备，从而降低了噪声Gn3和Gn4的水平（实现了测试均匀性原理）。

在探伤仪和梯度仪中使用相同的FT后，又减少了另一种噪声。特别地，已经布置了具有单个FT但同时实现两种功能的设备的制造，即，探伤仪和梯度仪。这些设备称为探伤仪-梯度仪。

目前，铁磁性探伤仪在铁路系统中用于测试货车卡车底架的大规模采用实际上已经终止。这意味着上述噪声和某些其他噪声被充分降低，并且分支中使用的所有探伤仪均满足可靠性标准。相同的探伤仪可以可靠地测试卡车承梁，自动连接器和其他汽车部件。

结论

由于实现了测试统一性原理和该均匀性的加权项之一，即铁磁性探伤仪在铁路系统中用于测试货车卡车（及其他零部件）的底架的大规模采用，因此成功完成。 测量均匀性原则。 作者假设使用测试均匀性原理可以加快其他NDT方法的大规模采用。

众所周知，使用计量仪器（标准，量规等）可以实现测量的均匀性。 在[2]中描述了这种用于校准货车零部件铁磁测试的测量仪器的仪器。

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