一种探伤装置及其应用

技术领域

本发明属于探伤技术领域，具体涉及一种探伤装置及其应用。

背景技术

航空发动机和燃气轮机的涡轮盘榫齿在工作寿命期内的修理技术规定，需检测涡轮盘榫齿是否存在裂纹等缺陷，涡轮盘榫齿裂纹缺陷的测量，常规的方法有荧光检测、X光检测和超声波检测等，但是，如果采用荧光检测等常规方法，不易发现涡轮盘榫齿底部和榫齿背面的缺陷，使检测的真实性不能完全体现。而且现有技术中的检测方法检测周期长，成本高，有检测死区，而且必须将检测零件拿到检测仪器上由专业技术人员才能进行检测，对在现场就地检测无能为力。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种探伤装置及其应用，该装置结构简单，体积小，使用操作方便，不会造成漏检，检测精度高，适用范围广，推广应用价值高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种探伤装置，其特征在于：包括基准电源和电流检测电路，所述基准电源的正极输出端连接有第一探针，所述基准电源的负极输出端连接有第二探针；所述电流检测电路的两个输入端分别连接有第三探针和第四探针，所述电流检测电路的输出端连接有电流表；所述基准电源用于对待检测物加载基准电压，所述电流检测电路用于检测待检测物上的电流变化。

进一步的，还包括工作电源和变压器，所述工作电源用于为电流检测电路提供电源，所述变压器用于连接外部220V交流电，所述基准电源和工作电源分别与变压器的次级绕组连接。

进一步的，探针按照第一探针、第三探针、第四探针、第二探针的顺序排列安装在绝缘板上，所述第三探针到第一探针的距离和第四探针到第二探针的距离相同，所述第三探针和第四探针之间的距离是第三探针到第一探针距离的1.5到2倍，所述绝缘板上开设有4个与所述探针一一对应的定位孔，所述定位孔中设有弹簧，所述弹簧与探针顶端连接，所述弹簧用于在所述探针使用时使所述探针和需要检测的装置均匀接触。

进一步的，所述基准电源包括第二整流桥DZ2、集成电路IC4、二极管D4、二极管D5、三极管VT1、三极管VT2、电位器PR2、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电解电容C7、电容C8、电解电容C9、电解电容C10和检测及热稳定指示灯LA2，所述第二整流桥DZ2的两个交流输入端分别与变压器的L3次级绕组的两端连接；所述集成电路IC4的输入端脚与第二整流桥DZ2的正极输出端连接，且通过并联的电解电容C7和电容C8接地；所述集成电路IC4的ADJ脚通过电解电容C9接地；所述集成电路IC4的输出端脚与二极管D4的阳极和二极管D5的阴极连接，所述二极管D4的阴极与集成电路IC4的输入端脚连接，所述二极管D5的阳极与集成电路IC4的ADJ脚连接，所述二极管D5的阳极与阴极之间接有电阻R8；所述电位器PR2的一个固定端与二极管D5的阳极连接，所述电位器PR2的另一个固定端和滑动端均接地；所述检测及热稳定指示灯LA2的一端通过R7与集成电路IC4的输出端连接，检测及热稳定指示灯LA2的另一端为基准电源1的正极输出端且接有第一探针5，检测及热稳定指示灯LA2的两端之间接有电阻R9，电解电容C10接地的一端为基准电源1的负极输出端且接有第二探针6。

进一步的，所述三极管VT1的发射极通过电阻R8的一端、电阻R7的一端和二极管D5的正极与集成电路IC4的输出端脚连接，所述三极管VT1的基极连接在电阻R7的另一端并与电解电容C10正极和电阻R9、检测及热稳定指示灯LA2的一端相连；所述三极管VT1的集电极连接在电阻R10的一端，电阻R10的另一端与电阻11和三极管VT2的基极连接，所述电阻11的另一端和三极管VT2的发射极与基准电源的负极输出端连接，所述三极管VT2的集电极连接在电阻R8和电位器PR2的连接点并与二极管D5的正极和集成电路IC4的输出端脚和电解电容C9的正极相连接，所述电位器PR2的另一端和滑动端及电解电容C9的负极与基准电源的负极输出端连接，构成恒流源。

进一步的，所述基准电源为5V基准电源，所述检测及热稳定指示灯LA2还可以作为热稳定元件。

进一步的，所述电流检测电路包括运算放大器IC3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电位器PR1，所述运算放大器IC3共有8个脚，其中，第1脚通过电阻R4与电位器PR1的一个固定端连接，第5脚通过电阻R5与电位器PR1的另一个固定端连接；所述电位器PR1的滑动端与第4脚连接，且所述电位器PR1的滑动端与工作电源的-15V输出端连接；第2脚与二极管D1的阳极连接，且第2脚通过电阻R3接有第三探针；第3脚与二极管D2的阳极和二极管D1的阴极连接，且第3脚通过电阻R2与第四探针连接；第7脚与工作电源的+15V输出端连接；第6脚与二极管D3的阴极连接，且第6脚通过电阻R6与二极管D1的阳极连接；所述电流表的一端与第四探针连接，所述电流表(10)的另一端与二极管D3的阳极连接。

进一步的，所述运算放大器IC3采用OP-07集成电路，所述电流检测电路检测涡轮盘榫齿上的恒压微电流变化。

进一步的，所述工作电源包括第一整流桥DZ1、集成电路IC1和集成电路IC2，所述第一整流桥DZ1的两个交流输入端分别与变压器的L1次级绕组的两端连接，所述集成电路IC1的输入端脚与第一整流桥DZ1的正极输出端连接，且通过并联的电解电容C1和电容C3接地；所述集成电路IC2的输入端脚与第一整流桥DZ1的负极输出端连接，且通过并联的电解电容C2和电容C4接地；所述集成电路IC1的输出端脚通过电解电容C5接地，所述集成电路IC2的输出端脚通过电解电容C6接地。

进一步的，所述集成电路IC1的型号为LM7815，所述集成电路IC2的型号为LM7915，所述集成电路IC1的输出端为+15V电压输出端，所述集成电路IC2的输出端为-15V电压输出端。

本发明还提供一种探伤装置在涡轮盘榫齿裂纹探伤中的应用，涡轮盘榫齿齿面上设置有多个检测点，使用时，将第一探针、第二探针、第三探针和第四探针放置在涡轮盘最内侧榫齿的第一检测点上，基准电源通过第一探针和第二探针给涡轮盘榫齿齿面第一检测点施加基准电流，电流检测电路通过第三探针和第四探针对涡轮盘榫齿齿面第一检测点上电流大小进行检测并放大电流值，电流表显示电流检测电路检测到的电流值，当电流表上显示的电流值为基准电流电流值的3倍以上时，确定涡轮盘榫齿上有裂纹，此时停止检测；当电流表上显示的电流值为基准电流电流值的0.5-2倍时，在涡轮盘榫齿上进行逐点检测确定是否有裂纹；当电流表上显示的电流值为基准电流电流值的0.5倍以下时，所述探针将继续检测下一个检测点，直至将榫齿检测完全。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的探伤装置包括基准电源、电流检测电路、四个探针以及电流表，其结构简单，体积小，重量轻，可以拿到检测零部件现场进行检测，实现了现场就地检测的目的；并且本发明提供的探伤装置的适用范围广，能够应用在任何情况下进行涡轮盘榫齿裂纹检测，使用操作方便，特别适合在野外和空海军部队的维修现场进行使用，推广应用价值高。

进一步的，本发明提供的探伤装置的基准电源采用精密稳压电源，通过三极管VT1和三极管VT2形成恒流源，达到稳压稳流的目的，同时优选5V电源为基准电源，在使用时5V的基准电源具有优良的热稳定性并且灵敏性高，综合性能优异；本发明采用恒压微电流变化对涡轮盘榫齿裂纹进行检测，并且通过电流表显示电流变化，电流表可以非常直观的显示电流变化，没有人为的观测误差，排除了个人因素、检测人员的责任心等对检测结果的影响，不会出现漏检的情况，检测精度高。

进一步的，OP-07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调电压和漂移，OP-07的优良特性使它特别适合作前级放大器，放大微弱信号，本发明中采用OP-07解决了探伤装置在使用时普通运算放大器发生漂移影响探伤装置的测量精度的问题并且使用OP-07一般不用考虑调零问题就能满足要求。

进一步的，本发明提供的探伤装置中第一探针与第三探针、第四探针与第二探针之间等距设置，并且在探针的顶端还连接有弹簧，在检测时可以使探针与待检测设备均匀接触，可以检测到待检测设备各个区域，没有检测死区，并且使用本申请的装置检测涡轮盘榫齿时，不需要对涡轮盘进行拆卸，减少了检测周期，降低了涡轮盘各部件在检测时的成本。

进一步的，本发明中电阻R9与检测及热稳定指示灯LA2在测量电源输出端并联，检测及热稳定指示灯LA2还可以作为热稳定元件，检测及热稳定指示灯LA2是具有正温度系数的钨丝灯泡，当输出电流增大时，检测及热稳定指示灯LA2的电阻值随之增大，使实际输出电流减小，检测及热稳定指示灯LA2可以增加热稳定功能，是一种辅助的热稳定措施。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

图2为本发明的电路原理图。

图3为本发明探伤装置正面示意图。

图4为本发明探伤装置第三探针侧面连接示意图。

附图中：1—基准电源；2—电流检测电路；3—工作电源；4—变压器；5—第一探针；6—第二探针；7—第三探针；8—第四探针；9—220V交流电；10—电流表；11—弹簧；12—定位孔；13—；14—电线；15—绝缘板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的探伤装置，包括用于给涡轮盘榫齿加载基准电压的基准电源1和用于检测涡轮盘榫齿上电流变化的电流(恒压微电流变化)检测电路2，以及用于为电流检测电路2提供电源的工作电源3和用于连接外部220V交流电源9的变压器4，基准电源1和工作电源3分别与变压器4的L3、L1次级绕组连接；基准电源1的正极输出端接有第一探针5，基准电源1的负极输出端接有第二探针6；电流检测电路2的两个输入端分别接有第三探针7和第四探针8，电流检测电路2的输出端接有电流表10。

本发明的一优选实施例中，基准电源1为5V基准电源。

如图2所示，本发明的一优选实施例中，基准电源1包括第二整流桥DZ2、集成电路IC4、二极管D4、二极管D5、电位器PR2、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电解电容C7、电容C8、电解电容C9、电解电容C10、三极管VT1、三极管VT2和检测及热稳定指示灯LA2，第二整流桥DZ2的两个交流输入端分别与变压器4的L3次级绕组的两端连接，集成电路IC4的输入端脚与第二整流桥DZ2的正极输出端连接，且通过并联的电解电容C7和电容C8接地；集成电路IC4的ADJ脚通过电解电容C9接地；集成电路IC4的输出端脚与二极管D4的阳极和二极管D5的阴极连接，二极管D4的阴极与集成电路IC4的输入端脚连接，二极管D5的阳极与集成电路IC4的ADJ脚连接，二极管D5的阳极与阴极之间接有电阻R8；电位器PR2的一个固定端与二极管D5的阳极连接，电位器PR2的另一个固定端和滑动端均接地；检测及热稳定指示灯LA2的一端通过电阻R7与集成电路IC4的输出端连接，且通过电解电容C10接地，检测及热稳定指示灯LA2的另一端为基准电源1的正极输出端且接有第一探针5，第一探针5即为测量电源端的2端，检测及热稳定指示灯LA2的两端之间接有电阻R9，电解电容C10接地的一端为基准电源1的负极输出端且接有第二探针6，第二探针6即为测量电源端的3端。

进一步的，基准电源还包括三极管VT1、三极管VT2，其中所述三极管VT1的发射极通过电阻R8的一端、电阻R7的一端和二极管D5的负极与集成电路IC4的输出端脚连接，所述三极管VT1的基极连接在电阻R7的另一端并与电解电容C10正极和电阻R9、检测及热稳定指示灯LA2的一端相连；所述三极管VT1的集电极连接在电阻R10的一端，电阻R10的另一端与电阻11和三极管VT2的基极连接，所述电阻11的另一端和三极管VT2的发射极与基准电源(1)的负极输出端连接，所述三极管VT2的集电极连接在电阻R8和电位器PR2的固定端连接点并与二极管D5的正极和集成电路IC4的ADJ端和电解电容C9的正极相连接，所述电位器PR2的另一固定端和滑动端及电解电容C9的负极与基准电源1的负极输出端连接，构成恒流源；构成恒流源的原理是当输出设定的电流值时，电阻R7的压降增大，三极管VT1基极电流增大，流过电阻R10、R11的电流增大，三极管VT2的基极电流增大导致三极管VT2的集电极电流增大，使电位器PR2设定的电压降低，输出电流随之降低从而达到稳压稳流的目的；

进一步的，电阻R9与检测及热稳定指示灯LA2在测量电源输出端并联，检测及热稳定指示灯LA2是具有正温度系数的钨丝灯泡，检测及热稳定指示灯LA2还可作为热稳定元件，当输出电流增大时，灯泡的电阻值随之增大，使实际输出电流减小，检测及热稳定指示灯LA2可以增加热稳定功能，是一种辅助的热稳定措施。

优选的，电阻R7为取样电阻，R8为稳压分压电阻，电阻R9为限流电阻，电阻R10为限流取样上分压电阻，电阻R11为限流取样下分压电阻，电位器PR2为稳压调解的电位器。

如图2所示，本发明一优选实施例中，电流检测电路2包括运算放大器IC3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电位器PR1，运算放大器IC3为OP-07集成电路，OP-07集成电路共有8个脚，其中，OP-07集成电路的第1脚通过电阻R4与电位器PR1的一个固定端连接，OP-07集成电路的第5脚通过电阻R5与电位器PR1的另一个固定端连接；电位器PR1的滑动端与OP-07集成电路的第4脚连接且与工作电源3的输出端连接；OP-07集成电路的第2脚与二极管D1的阳极和二极管D2的阴极连接，且第2脚通过电阻R3接有第三探针7，第三探针7即为测量采样端的1端；OP-07集成电路的第3脚通过电阻R2与二极管D2的阳极和二极管D1的阴极连接，且第3脚通过电阻R2与第四探针8连接；OP-07集成电路的第7脚与工作电源3的+15V输出端连接，OP-07集成电路的第6脚与二极管D3的阴极连接，且第6脚通过电阻R6与二极管D3的阳极连接；电流表10的一端与第四探针8连接，第四探针8即为即为测量采样端的4端，电流表10的另一端与二极管D3的阳极连接。

如图2所示，本发明一优选实施例中，所述工作电源3包括第一整流桥DZ1、集成电路IC1和集成电路IC2，所述第一整流桥DZ1的两个交流输入端分别与变压器4的L1次级绕组的两端连接，所述集成电路IC1的输入端脚与第一整流桥DZ1的正极输出端连接，且通过并联的电解电容C1和电容C3接地；所述集成电路IC2的输入端脚与第一整流桥DZ1的负极输出端连接，且通过并联的电解电容C2和电容C4接地；所述集成电路IC1的型号为LM7815，所述集成电路IC2的型号为LM7915，所述集成电路IC1的输出端脚为+15V电压输出端且通过电解电容C5接地，所述集成电路IC2的输出端脚为-15V电压输出端且通过电解电容C6接地。

图3为本发明探伤装置正面示意图，图4为本发明探伤装置第三探针侧面连接示意图，如图3和图4所示，探伤装置的包括绝缘护套13和绝缘板15，绝缘护套13包裹绝缘板15的一端，在绝缘板15的另一端并排安装有4个探针，4个探针的顶端连接有弹簧11，弹簧11设在绝缘板15上开设的4个定位孔12中，其中，中间两个探针为第三探针7和第四探针8，两边的两个探针为第一探针5和第二探针6，第一探针5到第三探针7的距离和第二探针6到第四探针的距离相同，第三探针7到第四探针8的距离是第一探针5到第三探针7的距离的1.5到2倍，探针顶端连接弹簧11，弹簧11可以发生形变，在使用时，无论待检测物的形状怎样，探伤装置的探针都可以和待检测物充分接触，形成闭合回路，进行有效的检测；基准电源1的两个探针与电流检测电路2的两个探针之间的距离固定，在使用时探针均匀分布在检测点上，保证探针检测的均匀性，进一步提高探伤装置检测的精准度；其中绝缘板15采用酚醛塑料，绝缘护套13为热缩管，探伤装置连接的电线14为四芯电缆线。

本发明的探伤装置在涡轮盘榫齿探伤时的应用，涡轮盘榫齿上有多级齿，在涡轮盘榫齿每个齿的齿面上设置有3个检测点，使用时，先将第一探针5、第二探针6、第三探针7和第四探针8放置在涡轮盘榫齿最底部齿齿面的第一个检测点上，基准电源1通过第一探针5和第二探针6给涡轮盘榫齿最底部齿齿面的第一个检测点上施加20微安的基准电流，涡轮盘榫齿上的电流会发生微小变化，电流检测电路2通过第三探针7和第四探针8对基准电流进行检测并放大后，通过电流表10显示第一个检测点上的电流值，当显示的电流值在80微安以上时，说明榫齿上有裂纹，此时停止检测；当显示的电流值在30微安和40微安之间时，对此检测点进行逐点检测，如果有裂纹则停止检测，如果没有裂纹则继续检测下一检测点；当显示的电流值在30微安以下时，移动探针检测第二个检测点，第一检测点和第二检测点有重叠，探针移动时，第一探针的位置移动到前次检测时第四探针的位置，使用探针对榫齿齿面进行多次重复检测，直至最底层榫齿齿面检测完全；从涡轮盘榫齿最底层齿的齿面开始向上依次检测每个齿面，当电流表的电流值跳变剧烈时，确定有裂纹则停止检测，缩短了涡轮盘榫齿裂纹检测周期，节约了成本。

以上，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。