【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及設備測試，特別涉及一種聲發射傳感器靈敏度的測量裝置及其測量方法。
技術介紹
1、聲發射傳感器屬于壓電傳感器的一種，它是將材料或構件受力變形時釋放出的聲波形式的應變能轉換為電能的一種傳感器，聲發射傳感器是聲發射檢測技術中的主要設備。聲發射檢測技術是在不損害被測對象的前提下，檢測被測對象在工作環境下受損傷時出現的裂紋、缺陷等狀況，能及時給出損傷出現的位置、時間等信息。聲發射檢測技術廣泛應用在工業、交通、軍事等各個領域。可對工業中普遍應用的高壓鍋爐、球罐、管道和大型設備等進行檢漏、強度預測和安全監測。也可對炸藥材料的損傷和斷裂進行實時監測；還可用于飛機疲勞試驗、復雜部件如螺旋槳工作狀態監測、預報地震、測量地應力等。
2、在核電
，在有大量輻射場的地方，聲發射傳感器應用于對結構的健康監測，例如針對乏燃料干式貯存容器的金屬罐腐蝕裂縫的監測，核電站主回路管道的泄露監測等。由于核電站存在的強輻射與高溫環境，對聲發射傳感器在高溫、強輻射環境中應用的可靠性提出了較高的要求。
3、聲發射傳感器在制造完畢后需要對傳感器在一定頻率范圍內的響應靈敏度進行測試，以確定傳感器在具體應用中的可靠性。現有技術主要采用鉛筆芯斷裂測試方法，在結構表面折斷鉛筆芯從而實現聲發射測試脈沖的產生，通過聲發射傳感器對測試脈沖的響應進行測試從而確定聲反射傳感器的響應靈敏度。但是，鉛筆芯斷裂測試方法一般在室溫進行，且需要人員進行折斷鉛筆的操作。由于測試人員不能在高溫，強輻射的環境中進行測試實驗，因此現有技術的鉛筆芯斷裂測試方法不能應用于
4、因此，當前亟需一種能夠在高溫和強輻射環境下對聲反射傳感器的響應靈敏度進行測試的裝置和測試方法。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種能夠在高溫和強輻射環境下對聲反射傳感器的響應靈敏度進行測試的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置及其測量方法。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，包括：
3、屏蔽罩，屏蔽罩上設置伽馬射線管道，所述伽馬射線管道外部連接輻射源；
4、加熱箱，設置在所述屏蔽罩內，所述伽馬射線管道的射線出口設置在加熱箱內，加熱箱箱體由外至內依次包括外殼、耐輻射層和電加熱絲加熱層；
5、發射換能器，發射換能器設置在所述屏蔽罩內，發射換能器外壁設置耐輻射外殼；
6、波導桿，波導桿一端與所述發射換能器連接，另一端設置在所述加熱箱內并正對所述伽馬射線管道的射線出口；
7、熱電偶，設置在所述加熱箱上，熱電偶與設置在所述屏蔽罩外部的溫控儀器連接；
8、脈沖信號源，設置在所述屏蔽罩外部，與所述發射換能器線連接；
9、采集與計算系統，設置在所述屏蔽罩外部，與設置在所述波導桿端部的聲發射傳感器樣品線連接。
10、進一步地，所述采集與計算系統包括依次連接的前置放大器、數據采集系統和計算機，所述前置放大器與所述聲發射傳感器樣品線連接。
11、進一步地，所述脈沖信號源通過第一信號線與所述發射換能器連接，所述第一信號線通過設置在所述屏蔽罩上的第一引線管伸入屏蔽罩內部；所述前置放大器通過第二信號線與所述聲發射傳感器樣品線連接，所述第二信號線依次通過所述第一引線管和設置在所述加熱箱上的第二引線管伸入加熱箱內部。
12、進一步地，所述第一信號線和第二信號線均包括導線和包裹導線的屏蔽層，所述屏蔽層的材質包括硼鋁合金和硼鋼合金。
13、進一步地，所述屏蔽罩材質包括混凝土和鉛，所述加熱箱箱體的外殼材質為不銹鋼，所述加熱箱箱體的耐輻射層材質包括石棉、環氧樹脂和含硼聚合物，所述耐輻射外殼材質包括硼鋁合金和硼鋼合金。
14、進一步地，所述電加熱絲加熱層包括電加熱絲和包裹電加熱絲的絕緣層，所述包裹電加熱絲的絕緣層材質包括陶瓷和云母。
15、進一步地，所述波導桿材質包括鋼合金和鎳合金，所述波導桿長度為0.5m-1m，波導桿的直徑為1～10mm。
16、本專利技術還提供了一種聲發射傳感器靈敏度的測量方法，包含括如下步驟：
17、將參考聲發射傳感器設置在波導桿端部；
18、通過加熱箱加熱，通過脈沖信號源和波導桿向參考聲發射傳感器施加設定頻率的聲信號，并通過輻射源對參考聲發射傳感器輻照；
19、采集參考聲發射傳感器輸出電壓信號的時域波形，得到參考聲發射傳感器的幅值響應值和靈敏度值；
20、關閉輻射源和停止加熱，換上待測聲發射傳感器樣品；
21、通過加熱箱加熱，通過脈沖信號源和波導桿向待測聲發射傳感器樣品施加設定頻率的聲信號，并通過輻射源對待測聲發射傳感器樣品輻照；
22、采集待測聲發射傳感器樣品輸出電壓信號的時域波形，得到待測聲發射傳感器樣品的幅值響應值；
23、根據參考聲發射傳感器的幅值響應值和靈敏度值、待測聲發射傳感器樣品的幅值響應值，計算待測聲發射傳感器樣品的靈敏度值。
24、進一步地，所述加熱箱加熱的溫度為室溫到400℃，所述設定頻率為50khz-260khz。
25、進一步地，所述待測聲發射傳感器靈敏度由如下公式給出：
26、
27、式中：
28、s2(fm)-設定頻率為fm時待測聲發射傳感器的靈敏度，v/μbar；
29、s1(fm)-設定頻率為fm時參考聲發射傳感器的靈敏度，v/μbar；
30、u1(fm)-設定頻率為fm時參考聲發射傳感器的幅值響應，v；
31、u2(fm)-設定頻率為fm時待測聲發射傳感器的幅值響應，v。
32、本專利技術提供的一種聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，設置加熱箱，可給聲發射傳感器樣品提供高溫環境，同時還設置有可通過伽馬射線管道向聲發射傳感器樣品進行輻照的輻射源，從而可以實現高溫-輻照耦合環境下對聲發射傳感器樣品進行在線靈敏度測量。
33、并且，本專利技術提供的一種聲發射傳感器靈敏度的測量裝置及其測試方法，可以在高溫輻照條件下通過對聲發射傳感器樣品輸出電壓信號測量，可直觀獲得聲發射傳感器樣品的壓電性能變化。
34、同時，本專利技術提供的一種聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，通過對測量裝置的加熱箱、發射換能器等關鍵部件設置抗輻射防護層，不僅保證了測試的安全性，又避免了輻照射線對測試結果的干擾，降低了試驗誤差，提高了測試的準確度。
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1.一種聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述采集與計算系統包括依次連接的前置放大器、數據采集系統和計算機，所述前置放大器與所述聲發射傳感器樣品線連接。
3.根據權利要求2所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述脈沖信號源通過第一信號線與所述發射換能器連接，所述第一信號線通過設置在所述屏蔽罩上的第一引線管伸入屏蔽罩內部；所述前置放大器通過第二信號線與所述聲發射傳感器樣品線連接，所述第二信號線依次通過所述第一引線管和設置在所述加熱箱上的第二引線管伸入加熱箱內部。
4.根據權利要求3所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述第一信號線和第二信號線均包括導線和包裹導線的屏蔽層，所述屏蔽層的材質包括硼鋁合金和硼鋼合金。
5.根據權利要求1所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述屏蔽罩材質包括混凝土和鉛，所述加熱箱箱體的外殼材質為不銹鋼，所述加熱箱箱體的耐輻射層材質包括石棉、環氧樹脂和含硼聚合物，所述耐輻射外殼材質包括硼鋁合金和
6.根據權利要求1所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述電加熱絲加熱層包括電加熱絲和包裹電加熱絲的絕緣層，所述包裹電加熱絲的絕緣層材質包括陶瓷和云母。
7.根據權利要求1所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述波導桿材質包括鋼合金和鎳合金，所述波導桿長度為0.5m-1m，波導桿的直徑為1～10mm。
8.一種聲發射傳感器靈敏度的測量方法，其特征在于，包含如下步驟：
9.根據權利要求8所述的聲發射傳感器靈敏度的測量方法，其特征在于：所述加熱箱加熱的溫度為室溫到400℃，所述設定頻率為50kHz-260kHz。
10.根據權利要求8所述的聲發射傳感器靈敏度的測量方法，其特征在于：所述待測聲發射傳感器靈敏度通過如下公式計算：
...【技術特征摘要】
1.一種聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述采集與計算系統包括依次連接的前置放大器、數據采集系統和計算機，所述前置放大器與所述聲發射傳感器樣品線連接。
3.根據權利要求2所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述脈沖信號源通過第一信號線與所述發射換能器連接，所述第一信號線通過設置在所述屏蔽罩上的第一引線管伸入屏蔽罩內部；所述前置放大器通過第二信號線與所述聲發射傳感器樣品線連接，所述第二信號線依次通過所述第一引線管和設置在所述加熱箱上的第二引線管伸入加熱箱內部。
4.根據權利要求3所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述第一信號線和第二信號線均包括導線和包裹導線的屏蔽層，所述屏蔽層的材質包括硼鋁合金和硼鋼合金。
5.根據權利要求1所述的聲發射傳感器靈敏度的測量裝置，其特征在于，所述屏蔽罩材質包括混凝...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周成寧，蔣兆翔，陳雪瑩，劉才學，胡建榮，黃彥平，陳祖洋，楊泰波，
申請(專利權)人：中國核動力研究設計院，
類型：發明
國別省市：
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