• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2019, Vol. 55 ›› Issue (21): 161-169.doi: 10.3901/JME.2019.21.161

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厚度无损检测仪器的精度长期稳定性研究

龚榕1, 罗思琦2, 叶波2, 于亚婷3, 田贵云4,5, 易秋吉5   

  1. 1. 云南省计量测试技术研究院 昆明 650228;
    2. 昆明理工大学信息工程与自动化学院 昆明 650500;
    3. 电子科技大学机械与电气工程学院 成都 611731;
    4. 电子科技大学自动化工程学院 成都 611731;
    5. 英国纽卡斯尔大学工程学院 NE1 7RU
  • 收稿日期:2019-04-28 修回日期:2019-10-11 出版日期:2019-11-05 发布日期:2020-01-08
  • 通讯作者: 田贵云(通信作者),男,1965年出生,博士,教授,博士研究生导师,国家特聘专家,"长江学者"讲座教授,英国纽卡斯尔大学传感器技术首席教授。主要研究方向为电磁传感器、无损检测与评估及结构健康监测等。E-mail:g.y.tian@ncl.ac.uk
  • 作者简介:龚榕,女,1964年出生,高级工程师。主要研究方向为几何量精密测量。E-mail:1849752679@qq.com;罗思琦,女,1996年出生。主要研究方向为涡流无损检测与评估。E-mail:179863466@qq.com;叶波,男,1978年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为结构健康监测、电磁无损检测与评估、信号处理和反演问题、成像及图像处理、智能电网。E-mail:yeripple@hotmail.com;于亚婷,女,1979年出生,博士,副教授,博士研究生导师。主要研究方向为电磁无损检测与评估、微波无损成像、结构健康检测等。E-mail:wzwyyt@uestc.edu.cn;易秋吉,男,1992年出生,博士研究生,欧盟玛丽居里NDTonAIR项目研究员,英国纽卡斯尔大学工程学院研究助理。主要研究方向涡流热成像,复合材料无损检测,信号处理等。E-mail:qiuji.yi@newcastle.ac.uk
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61527803)和四川省重点研发(2018GZ0047)资助项目。

Investigating Long Term Stability of Nondestructive Testing Equipment in Thickness Measuring

GONG Rong1, LUO Siqi2, YE Bo2, YU Yating3, TIAN Guiyun4,5, Yi Qiuji5   

  1. 1. Yunnan Institute of Measuring and Testing Technology, Kunming 650228;
    2. Faculty of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500;
    3. School of Mechanical and Electronic Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731;
    4. School of Automation Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731;
    5. School of Engineering, Newcastle University, NE1 7RU, United Kingdom
  • Received:2019-04-28 Revised:2019-10-11 Online:2019-11-05 Published:2020-01-08

摘要: 无损检测和结构健康监测是保障工业生产安全、降低维护成本的重要技术。在结构健康监测领域,原位测量仪器的长期稳定性尤为重要。首先介绍电磁、超声无损检测在厚度检测的应用现状,针对随后讨论厚度无损检测检测仪器精度长期稳定性问题。对厚度无损检测仪器现在长期使用过程中的精度变化规律进行研究,探讨三种测厚仪器的工作原理、精密度和准确度与仪器的稳定性的关系。采用三种厚度测量仪器(超声测厚仪、涂覆层测厚仪与楼板测厚仪)测量预标定样本的仪器试验测量方法,得到五年测量数据。再通过分析数据的年平均误差、相对误差和变化速率来讨论电涡流测厚仪、超声测厚仪的长期稳定性,并进行三类仪器间的比较,分析各类型仪器的特点。结果显示电涡流厚度测量仪器具有相对较好的长期稳定性;超声测厚仪和楼板测厚仪精密度维持能力受时间影响,仪器精密度逐年下降,准确度也趋于不稳定。为电磁无损检测技术应用到结构健康监测领域,自校准和补偿奠定了基础。

关键词: 无损检测, 结构健康监测, 超声测厚, 涡流测厚

Abstract: Non-destructive Testing (NDT) and Structural Health Monitoring (SHM) are important technologies well used in industrial production for ensuring safety and reducing cost. In the field of SHM, the long-term stability of in situ measuring instrument is particularly important. The application of thickness measurement using electromagnetic and ultrasonic non-destructive testing respectively is introduced, then the challenges existing in maintaining the long term stability of thickness non-destructive testing is analysed. In order to explore the accuracy variation of the instruments in the process of long-term use measurement, data are obtained by using three thickness measuring instruments to detect pre-calibrated samples for a five-year term. The long-term stability of eddy current and ultrasonic thickness gauge is discussed by analysing the annual mean error, relative error and change rate of them. It shows that the electromagnetic thickness measuring instrument has a better long-term stability, the accuracy of ultrasonic thickness measuring instrument changed over time, and the accuracy of floor thickness measuring instrument tends to be unstable, which lays a foundation for the application of electromagnetic non-destructive testing technology in SHM for self-calibration and compensation.

Key words: non-destructive testing, structure health monitoring, ultrasonic thickness measurement, eddy current thickness measurement

中图分类号: