非金属超声检测仪（精选八篇）
非金属超声检测仪 篇1
关键词：弹性金属塑料瓦,超声波检测,结合
1 弹性金属塑料瓦缺陷形成的机理及危害
1.1 缺陷形成机理
水轮发电机推力轴承弹性金属塑料瓦主要是由瓦基、弹性层、氟塑层3部分组成, 复合层是由弹性层覆盖一层较薄厚度一般为2~2.5 mm的氯四氟乙烯组成的。油膜润滑状态下, 摩擦因数极小, 不易划伤镜板。结合处缺陷的形成主要是浇铸前未去除局部应力以及瓦基材料存在缩松、裂纹、夹渣等铸造缺陷, 粗糙度不符合要求;在黏合过程中, 当瓦表面有锈蚀、油污或其它脏东西, 会造成黏合不好;温度不够, 复合层和瓦基的结合处开脱。
1.2 缺陷危害
复合层与瓦基结合质量是瓦质量好坏的重要标志, 塑料瓦在运行过程中如果氟塑料层与钢坯开裂, 将会导致连续润滑的油膜破坏, 引起轴承过热, 即所谓“烧瓦”, 烧瓦后难以修复, 基本上是一整套瓦受损害, 且殃及镜板, 污染油质, 将会形成停机或设备严重损毁。因此, 在制造过程中对复合层与瓦基体结合性检验已成为一个重要环节。
2 超声波检测方法的确定
复合层脱层缺陷属于平面型缺陷。目前, 复合层材料主要采用超声波纵波检测法。由于塑料瓦复合层主要是铜质的多孔丝垫、塑料组成, 难以确定其声阻抗值, 所以用常规的结合面波和底波比较法判断金属塑料瓦结合质量的方法是不适用的, 因此, 只能选用试块对比法。由于, 水轮发电机机组容量不同, 金属塑料瓦瓦基选用材质、厚度都不同, 对比试块在制作、存储方面都很不方便, 所以在检测时直接利用金属塑料瓦基体底波来调节检测灵敏度。这样操作方便快捷, 检测精度又高。
从复合层瓦面侧超声检测, 因复合层组成材料不同、晶粒度大小不一样、填充料中还存在空隙, 因此在其界面声波产生强烈的反射、折射, 声束方向改变, 以至能量严重衰减, 反射回波高度降低甚至消失;而从基体一侧检测, 超声波在基体中穿过, 已经消耗了一部分能量, 当它再穿过复合层时, 由于能量被全部“吸收”, 再也反射不会来, 也就没有复合层侧的回波。因此, 在复合材料瓦面侧进行超声检测是不可行的, 用纵波直探头在基体一侧 (图1) 采用对比法进行检测可得到理想的检测效果。
3 检测工艺
3.1 检测条件
检测在瓦基表面进行, 检验表面粗糙度不高于Ra5μm, 不应有任何妨碍检测的污垢。探头应与检测面吻合良好, 耦合剂采用50号机油或无腐蚀透声性能好的化学浆糊。为了保证整个检测面都能被检测到, 要求探头每次移动至少要有15%的重叠, 扫查速度应不超过100 mm/s。
3.2 仪器设备
仪器采用数字型超声波探伤仪, 其性能按相关标准进行测定。由于金属塑料瓦复合层脱层缺陷平行于检测面, 超声波垂直入射到缺陷表面时, 缺陷回波最高, 所以选用单直探头探测轴瓦。晶片尺寸的大小对近场区的长度、盲区的大小、声束的指向性、扫查范围都影响, 因此选用有利于轴承瓦检测的小晶片直探头, 晶片尺寸不宜大于Φ14 mm。经过实践证明, 2.5 MHz的探头最为适宜探测金属塑料瓦。
3.3 检测灵敏度
检测时将探头置于基体上, 底波调至水平基线的20%左右, 基准波高控制在80%, 然后提高12 d B作为检验灵敏度。
4 结合缺陷的判断
检测时若连续出现3次界面反射回波, 且第一次幅度高于基准波高, 第三次高于屏高的20%;或者连续出现4次或更多次界面反射回波则认为未结合 (图2) 。若第一次界面回波幅度大于或略大于80%, 而不出现上述两种情况则认为结合不良 (图3) 。
5 缺陷的评定
1) 检测结果的评定应只计算不小于晶片面积一半的结合处缺陷, 用6 d B法确定缺陷的边界。有缺陷区域应以直边界限标出。单点缺陷用晶片直径的一半来表示。
2) 根据JB/T 10180标准, 缺陷的评级见表1。
6 结语
金属塑料瓦超声波检测时, 采用从基体侧超声波纵波检测方法, 以基体作为对比试块校验评定灵敏度, 使检测灵敏度归一, 具有很好的可比性, 有利于提高检测精确度。该对比法可以准确、全面地判定金属塑料瓦结合状况, 检测塑料瓦整体的结合质量。对实际生产制造中金属塑料瓦结合情况超声波检测具有指导意义。
参考文献
[1]夏纪真.超声波无损检测技术[M].广州:广东科技出版社, 2009.
金属检测 金属成分检测 篇2
一：金属（003）
金属是一种具有光泽、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建立连结，这也是金属延展性良好的原因。金属元素在化合物中通常只显正价。相对分子质量较大的被称为重金属。
二：金属的主要检测项目
材质分析
在机械行业中最长见到的一种检测就是材料的化学成分分析，随着现代冶金技术的进步，更进一步证明了一些具体元素的重要性。元素种类和配比的不同直接决定了材料是否能通过后续的处理而达到要求的性能。常见的分析设备有：电感藕合等离子体发光光谱分析（ICP）、直读光谱仪、手工化学分析等。
金属材料镀层分析
主要检测项目：金属镀涂层材质鉴定、镀层厚度、镀层成分分析、样品表面污点分析、镀锌量测试、镀层表面粗糙度检测、镀层附着力检测等
金相检验
组织决定性能。在显微镜下看到的内部组织结构称为显微组织或金相组织。钢材常见的金相组织有：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体等。材料的金相检验具体包括各种相的组成及分布、相关的铸造和焊接缺陷等。常用的东标检测分析设备是体视显微镜和金相显微镜。力学性能
材料的力学性能是指在外加载荷的作用下或载荷与环境因素联合作用下表现的变形、损伤、与断裂的行为规律及其物理本质和评定方法。机械行业中常见的理化性能检测有拉伸性能、冲击性能、弯曲性能、布/洛/维硬度测试、耐磨试验、疲劳试验。
非金属超声检测仪 篇3
目前原油脱金属的方法有氢脱金属工艺[4,5]、电脱盐工艺[6]、热转化法、化学脱金属法[7]等。但这些技术都存在一定弊端, 不能有效地脱除原油中的有害金属杂质。因此, 有效的脱除重质原油中的金属杂质是当前加工利用重质原油面临的重要课题。本工作以辽河渣油为原料, 对超声波作用下金属脱除效果的影响因素进行了分析。
1实验部分1.1原材料及仪器
原料油为辽河油田渣油, 其主要性质见表1。脱金属剂CHJ为草酸、磷酸和甲酸混合溶液, pH值4～6, 自制。脱金属剂EHJ为乙二胺四乙酸、磷酸和甲酸混合溶液, pH值4～6, 自制。超声波反应器, TEM-200型, 北京天正通工贸有限公司生产。原子吸收分光光度计, WFX-100系列, 北京市光学仪器厂生产。
1.2实验方法
称取一定量的渣油预热至一定温度后, 将脱金属剂、去离子水和油品按照一定的油剂比 (体积比, 下同) 和10% 注水率充分混合, 然后放入超声波反应器中反应, 待反应充分后, 在80℃静置一定时间后取出, 进行油水分离, 取油样进行金属含量测定。
1.3油中金属含量的测定
将一定质量反应后的油样置于坩埚中, 在加热炉上充分燃烧后, 放入箱式电阻炉内加热6h至油样成为白色粉末, 然后用盐酸[w (HCl) 为1]溶解白色粉末, 并配成溶液, 最后通过原子吸收分光光度计测定溶液的吸光度来确定油样中金属含量, 并计算脱金属率。
2结果与讨论
2.1超声波对金属脱除效果的影响
2.1.1超声波
在超声波频率为28kHz, 强度为10W/cm2, 反应时间为25min的条件下, 分别填加 2000μg/g的CHJ和EHJ脱金属剂, 考察了超声波对脱金属效果的影响 (结果见表2) 。
从表2可见, 在超声波作用下金属脱除率明显高于无超声波作用。EHJ脱金属剂具有很好的脱镍效果, 脱镍率达85%以上;CHJ脱金属剂则具有较佳的脱钙效果, 脱钙率可达85%, 而对铁和镁的脱除率较低。
2.1.2超声波强度
在超声波频率为 28kHz, 反应时间为 25min的条件下, 采用 2000μg/g的EHJ脱金属剂, 考察了超声波强度对金属脱除效果的影响, 结果见图1。从图1可见, 随着超声波强度的增加, 金属脱除率也增加。这是由于随着超声波强度的增加, 单位面积上超声的作用也增强, 使反应物温度快速升高, 有利于金属络合反应的进行, 脱金属率也随之提高。综合考虑, 超声波强度选用 10W/cm2。
—Ca;—Ni;—Fe;—Mg
2.1.3超声波频率
在其他条件不变的情况下, 以CHJ为脱金属剂, 考察了超声波频率对脱金属效果的影响, 结果见图2。由图2可见, 在28kHz 条件下脱除金属的效果要优于40kHz。这是因为在同样的声强下, 低频更接近空化阈值, 有利于反应的进行。当频率升高, 声波膨胀相时间变短, 空化核来不及增长到可产生效应的空化泡, 即使空化泡形成, 由于声波的压缩相时间短, 空化泡来不及产生效应即发生崩溃。因此, 低频更有利于反应的进行。
2.2反应时间对脱金属效果的影响
在超声波频率为28kHz, 强度为10W/cm2的条件下, 分别填加 2000μg/g的CHJ和EHJ脱金属剂, 考察了反应时间对脱金属效果的影响, 结果见图3。 由图3可以看出, 随着反应时间的延长, 金属脱除率均增大。当反应时间为25min, 金属的脱除效果最佳, CHJ的脱钙率达85%, EHJ的脱镍率85%以上。
2.3静置时间对脱金属效果的影响
在其他条件不变, 反应时间为25min的条件下, 考察了静置时间对脱金属效果的影响, 结果见表3。由表3可见, 静置时间越长, 脱金属率越大, 当静置时间达4 h以上时, 脱除率变化不大。这是因为随着静置时间的延长, 油水分离也更加充分。
2.4脱金属剂剂量对金属脱除效果的影响
在其他条件不变的情况下, 考察了脱金属剂剂量对脱金属效果的影响, 结果见图4。由图4可见, 随着脱金属剂注入量的增加, 脱金属率也增大, 当加剂量 大 于 2000μg/g时, 脱 除 率 变 化不大。因而, 选定脱金属剂加入量为2000μg/g较佳, 此时EHJ脱除镍的效果最佳, 可达85%以上;CHJ脱除钙的效果最佳, 可达85%。
3结论
a.金属脱除剂在超声波作用下, 其脱金属效果优于无超声波作用。脱金属剂CHJ脱除钙的效果较佳, EHJ脱金属剂脱除镍的效果较佳。
b.最佳脱除金属的条件为:超声波频率 28kHz, 声强 10W/cm2, 反应温度 85℃, 反应时间 25min, 金属剂加剂量 2000μg/g。
c.在以上条件下, CHJ脱金属剂的脱钙率可达85%, EHJ脱金属剂的脱镍率也高于85%。
参考文献
[1]赵德智, 宋官龙, 曹祖斌, 等.一种油品的脱金属方法:中国, 200810228246.9[P].2009-03-11.
[2]宋官龙, 赵德智, 陈志刚, 等.超声波辅助下脱除辽河焦化蜡油中的金属[J].辽宁石油化工大学学报, 2009, 29 (1) :21-24.
[3]宋官龙, 赵德智.在超声波的辅助作用下脱除辽河蜡油中的金属Ni和Ca[J].化学与黏合, 2008, 30 (2) :36-39.
[4]武本成, 朱建华, 蒋昌启, 等.用于超稠油脱金属的新型脱金属剂[J].石油学报:石油加工, 2005, 21 (6) :25-31.
[5]Collins I R, Duncum S N, George O C.Process for removing metal ions from crude oil:US, 2003150779[P].2003-08-14.
[6]徐振洪, 傅晓萍, 谭丽, 等.烃油脱金属剂及其使用方法:中国, 02100234.7[P].2003-07-23.
[7]娄世松, 楚喜丽, 左禹.脱除重油中有害金属杂质新技术[J].腐蚀科学与防护技术, 2003, 15 (5) :309-311.
[8]娄世松.石油中的镍钒存在形态及其脱除方法[J].石油化工腐蚀与防护, 1996, 13 (4) :30-31.
金属硬度无损检测仪的研制 篇4
关键词：金属,硬度,检测
0引言
硬度是衡量金属材料软硬程度的一个重要参数, 它与金属材料的内部组织结构有关。组织结构不同, 其物理性能不同。理论与实验证明, 硬度与金属材料的矫顽力、导电率、导磁率等参数有很大关系。只要测出这些参数的变化量, 便可测得金属材料的硬度值。这就是硬度的无损检测机理。
1无损检测方法
目前已提出的无损检测方法较多, 各有特点及不同的适用范围。主要有涡流检测法、电磁感应法、导磁率测量法和剩磁法等几种。
1.1涡流检测法
涡流检测法的基本原理如图1所示, 频率为f的电流流过励磁线圈时, 在其周围产生交变磁场。该磁场作用在金属材料上, 又感应出涡流电压。涡流电压会在金属材料上产生涡流, 涡流又产生交变磁场。涡流与励磁线圈产生的磁场重叠, 使得励磁线圈的阻抗Z发生变化。
Z=f (μ, α, d, I, f) .
式中, μ为被测金属材料的导磁率;α为被测金属材料的导电率;d为被测金属材料与励磁线圈之间的距离;I为流过励磁线圈的电流;f为励磁电流的频率。当α、d、I、f恒定不变时, Z就是磁导率μ的单值函数。而磁导率对金属材料的硬度十分敏感。硬度不同, 磁导率不同, 它们之间呈负斜率的线性关系, 即励磁线圈的阻抗与金属材料的硬度也呈线性关系。因此, 如果将阻抗的变化通过传感器转换为电压的变化, 则通过测量电压变化就可以测出硬度值。
1.2电磁感应法
电磁感应法的基本原理如图2所示, 在被测金属棒上绕两组线圈, A为初级线圈, B为次级线圈。当初级线圈加交变激励电源e1时, 次级线圈就会产生感应电势e2。根据法拉第电磁感应定律:
式中, Φ为总磁通;n2为次级线圈匝数;B为磁感应强度;S为次级线圈截面积。由此可见, 当激励电源e1不变, 初次级线圈匝数和截面积一定时, 感应电势e2就仅与磁感应强度有关, 而磁感应强度的大小又与金属棒的物理性能、尺寸和缺陷有关。根据实验证明, 感应电势的基波分量与渗碳层深度有单值函数关系, 三次谐波分量与材料的硬度值在一定范围内呈单值函数关系。因此, 通过测量感应电势的三次谐波分量就可以测得硬度值。
1.3导磁率测量法
导磁率测量法是基于金属材料的导磁率与其内部组织结构有关, 而内部组织结构又决定了硬度值的大小。材料的导磁率与自身的硬度值呈负斜率的线性关系。材料不同, 斜率与截距不同。材料的导磁率可以通过次级线圈电压e2计算而得:
式中, n2为次级线圈匝数;D为次级线圈的直径;μe为有效导磁率;μ为相对导磁率, 对于非铁磁性材料, 相对导磁率为1;H0为激励磁场强度。
1.4剩磁法
根据磁场理论, 铁磁材料在直流磁场中饱和磁化后, 即使去掉磁场, 由于磁滞现象, 材料仍具有磁性, 称为剩磁, 如图3所示。图中, Br即为材料的剩磁。
被测件在磁场He中磁化后, 本身就是一个杂散的磁场源, 杂散磁场H0与激励磁场He反向。杂散磁场为:
式中, μ0为被测件的导磁率;J为磁化强度;N为退磁系数。
剩磁法就是根据剩磁与硬度之间的对应关系, 通过测量剩磁来测得硬度值。
上述四种方法中, 涡流检测法电路简单, 易于实现。故在硬度检测中使用频率最高。
2硬件电路的设计
硬度检测仪的硬件电路原理框图如图4所示。
传感器把被测锯条的硬度转换成相应的电压信号后, 送入信号处理电路进行放大, 通过调节平衡旋钮, 使放大器起始电平为零。然后再送到A/D变换器, 将模拟信号转换为数字信号, 送入单片机对测量数据进行采集、运算和处理。最后送到LED显示器显示测量结果, 送到微型打印机打印测量日期、测量结果等数据, 当测量结果超过预先设置的上下报警限时, 单片机输出报警信号, 进行声光报警。键盘一般采用4×4薄膜片标准键盘, 其中数字0～9用于输入日期、上下报警限的数值, 字符A～F作为功能输入键。
3软件流程的设计
系统软件主要由主控程序和各功能模块程序组成。主控程序流程图如图5所示。
系统采用89C51单片机, 主要完成信号采集, 运算, 处理, 结果显示, 报警, 打印等功能。同时, 还可以通过键盘输入测试日期、锯条批号等信息。
4结束语
非金属超声检测仪 篇5
物态方程是描述处于热力学平衡态的物质系统中压强、温度、比容或密度之间的函数关系(P-V-T)。对它的研究是高压物理学中的一个基础课题和重要内容。研究固体材料物态方程不仅对凝聚态物理、原子与分子物理、地球物理、天体物理等基础科学有重要意义,而且在材料科学、能源工程、爆炸力学、武器物理、宇航技术等应用学科中也具有重要的应用价值[1,2]。通过静态压缩方法建立的等温物态方程可以与冲击波数据进行比较,设法分离出压力和温度的贡献,这对完全物态方程与全区物态方程的研究都有重要意义。
声波在弹性介质中传播的速度与介质本身的性质和状态有关,主要取决于介质的密度和有关的弹性常数。而超声技术是一种原位非破坏性测量技术,通过测量物质的弹性波速度随压力的变化,既可以得到表示材料应力和应变关系的本构关系和物态方程,又可以得到反映非晶物质结构弛豫的声衰减,其方法的简便与精确已成为研究材料弹性性质与状态方程的一种有效途径。所谓超声物态方程即利用超声测量数据结合一定的解析物态方程模型构造出某一温度下的等温物态方程。关于各种形式三参数的等温物态方程,文献中已经有很多讨论,在此只研究目前常用的几种典型的等温物态方程,同时需要指出的是,这里所讨论的各种物态方程仅适用于在一定压力范围内保持单一相区且没有任何相变的材料。下面给出目前常用的几种物态方程模型:
Murnaghan 等温物态方程(简称M-EOS)[3]:
undefined
Birch-Murnaghan三阶等温物态方程(简称BM-EOS)[4]:
undefined
Vinet 等温物态方程(简称V-EOS)[5]:
undefined
式中:undefined,undefined。
Kuchhal-Dass等温物态方程[6]:
undefined
式中:A为可变参数,A=1/3为Freund-Ingalls 物态方程,A=2/3对应修正后的Kumari-Dass物态方程[6]。
Holzapfel方程形式[7]:
undefined
式中:x=(V/V0)1/3。c0=ln(3KT0/PTF0),c2=(3K′T0-2c0-9)/2,PTF0=0.02337(Z/V0)5/3代表核电荷数为Z的费米气体在比容为V0的压力。自1986年Rose 报道各种材料的压缩性应该具有一种普适规律以来,人们一直试图寻找一种能够描述所有材料在高压下压缩性的普适物态方程。另外,对于同一种材料,是否存在一种适用于低压、高压和极端压缩条件下的物态方程模型呢?因此,本研究旨在讨论利用较低压下的超声测量数据来确定面心立方金属(Al、Cu、Ag)的300K等温物态方程,并结合DAC原位的P-V测量数据分析各种解析状态方程适用的压力范围,最后还讨论了不同形式的高阶物态方程,希望为分析各种解析物态方程对应的原子之间的相互作用势的物理本质提供某种信息。
1 结果及分析
表1为计算等温物态方程时所需要的3种金属材料的有关参数值,KT0 与K′T0 是由较低压力下的超声测量数据的计算结果。
图1-3为利用表1的超声实验结果对于Al、Cu、Ag基于Murnaghan、Birch-Murnaghan、Vinet、Kuchhal-Dass(A=1/3,2/3)和Holzapfel方程等几种不同的解析物态方程模型所计算的等温压缩线。为了检验各种解析状态方程适用的压力范围,图中还给出了DAC原位的P-V测量数据作为比较[8,9]。从图1-3可以看出,3种金属Al、Cu、Ag利用超声测量数据基于不同的物态方程模型计算的等温线与实验数据的符合程度不尽相同。在低压下(P<40GPa)它们与实验数据都符合得很好,而随着压力的进一步增加,它们之间出现了较明显的差异。其中又以Murnaghan物态方程(M-EOS)的形式最差,对于铝,M-EOS的适用压力上限约为40GPa,而对于铜和银,其适用压力上限分别为55GPa和35GPa。基于有限应变理论的Birch-Murnaghan三阶(BM-EOS)物态方程除对铝的描述较差外,对铜和银在高压下的压力-比容关系与实验数据符合得较好。Kuchhal等在Tait 物态方程、Freund-Ingalls 物态方程的基础上总结提出了Kuchhal-Dass 物态方程,对于其中参数A取不同的值,其精度也不尽相同。从图1-3还可以看出,用A=2/3的取值来描述Al、Cu、Ag 3种金属在高压下的行为时明显优于A=1/3(Freund-Ingalls 物态方程),但其精度仍逊于V-EOS。本研究利用Kuchhal-Dass物态方程的一般形式拟合Al、Cu、Ag 3种金属的实验数据,得到了相应的参数A的数值(Al:A=2.46/3,Cu:A=2.6/3,Ag:A=3.632/3),说明Kuchhal-Dass物态方程对于不同的金属材料并没有普适性。Holzapfel是针对极端压缩条件提出的物态方程模型,虽然声称在极端压缩条件下与Thomas-Fermi模型能符合得很好,但从图1-3中可以看出,它对这几种金属在中等高压下(几百吉兆帕以下)的压缩性描述与实验数据相比明显偏软。Vinet 物态方程(V-EOS)是近年来从固体结合能与原子间距离的某些经验规律推导出的一种半经验物态方程。从图1-3可以看出,3种金属利用较低压力下的超声测量数据基于Vinet 方程计算的等温线与较高压力下测量的DAC实验数据符合得非常好。这也表明利用较低压下的超声测量数据结合一定的物态方程模型建立的等温物态方程可以适当外推到高压下的合理性。
下面对造成不同物态方程在高压下差异的原因进行分析和讨论,不同物态方程在高压下的差异如此之大是因为它们都基于不同的简化模型或理论假设。M-EOS适用的压力范围最低,原因是其推导物态方程所用的假设是体积模量与压力呈线性关系,而在高压下体积模量对压力的泰勒展开一般具有二阶以上的形式,使其在高压下描述固体压力和比容(P-V)关系时过硬, 对于常用的固体,此方程适用的压力范围的上限约为P
此外,从图1-3中还可以看到,Birch-Murnaghan三阶物态方程在高压下对金属铝的描述失效,而对金属铜和银却较好。Birch-Murnaghan三阶物态方程是建立在三阶欧拉有限应变基础上的,而Hofmeister A M[16]曾从原子间作用势的角度分析了三阶欧拉有限应变在K′T0取值不同时存在的一个差异,其具体的适用范围分别为4
2 高阶等温物态方程的讨论
从上面的讨论中可以看出,Murnahan物态方程在高压下的失效在于其基本假设是体积模量展开为压力的一次函数[3]:
undefined
对于上述的假设关系只在低压下成立。因此,人们在此方程的基础上对式(6)提出了各种形式的修正[6,17]。然而,曾有人指出[3],只要对K″T0(等温体积模量在零压下对压力的二次导数)的测量精度加以改进,就可以获取Murnaghan物态方程的二阶形式,则可将压力的适用范围扩延到二三百万大气压,甚至到1000万大气压[1]。在实际的计算中,可通过各种实验手段来确定K″T0的值,如超声测量、冲击波方法、长度位移法等,也可根据各种物态方程理论模型来获取或修正K″T0的数据。
目前,由超声测量所获得的K″T0的精度并不高,因为超声测量的压力范围十分有限,其所得的数据点范围较小,由声速对压力的二阶偏导数推得的K″T0的误差往往很大,再加上压力标定和测量误差,因此,只有发展更高压力范围的超声测量技术,利用更宽压力范围内的超声测量数据,才能获得较高精度的弹性声速对压力的一阶与二阶偏导数的数据,进而提高体弹模量对压力的二阶偏导数K″T0的测量精度。但在现有条件下,只能用高压下的P-V测量数据通过高阶形式的Birch-Murnaghan方程或Murnaghan方程去拟合K″T0。而本研究主要目的是探索由各种解析物态方程对应的K″T0计算方法,并指出基于超声测量数据由不同的解析物态方程模型计算的各种K″T0之间的差异,为分析各种解析物态方程对应的原子之间的相互作用势的物理本质提供某种信息。
(1)Birch-Murnaghan方程
Birch于1978年提出了适用于静水压缩条件下的Birch-Murnaghan方程,若只取到压力的三次项时,可导出:
9KT0K″T0=K″T0(7-K′T0)-143 (7)
(2)经典Born模型
Kim曾在经典Born模型的基础上得到了关于K″T0的有效计算式[18]:
Born-Mie势
undefined
Born-Mayer势
KT0K″T0=-(K′T0+1)(K′T0+2) (9)
(3)Vinet 方程
-KT0 K″T0 = (K′T0 /2)2 + (K′T0 /2)-(19/36) (10)
其中计算K′T0 已由表1给出,而表2为4种不同方法所得的K″T0的数据的比较结果。由于金属的K″T0实验数据较少,在这里利用Murnaghan方程的二阶形式式(11)去拟合实验数据,得到了K″T0的拟合实验值(表2),从而验证各种计算结果的有效性。
注:a利用Murnaghan方程的二阶形式拟合实验数据所得结果;b利用Vinet 物态方程的计算结果;c利用BM物态方程的三阶形式计算结果;d利用Born-Mie势公式的计算结果;e利用Born-Meyer势公式的计算结果
Murnaghan物态方程的二阶形式为[19]:
undefined
其中:
undefined
从表2的比较可以看出,没有一种物态方程的理论模型能很好地描述高阶体积模量K″T0的数据,即使是在描述材料高压下压缩性较好的Vinet方程,仍然不能给出令人满意的结果。当然,由于实验测量K″T0也存在很大的误差,这样就缺乏一个合适的标准去选择一个更好的物态方程来描述高阶体积模量。虽然各种物态方程在描述材料在较低压力下的压缩性时较一致,但在计算K″T0时却存在很大差异,这说明现有的方程的精度还有待于更好的提高。构造物态方程的原子相互作用势的精度如能很好地描述高阶弹性系数,那么它对更高压力下的材料压缩性的精度也必然提高。另一方面,如果K″T0的实验精度也能有所提高,那么可以将目前所用的是三参数的物态方程推广到四参数,使其适用的压力范围大大提高。
3 结论
考虑到方程形式的灵活性和在高压下的高精度性,研究认为对于这3种面心立方金属,当压力很低时(P
摘要：旨在通过对各种解析物态方程的对比研究,试图寻找一种可以利用较低压力下的超声测量数据建立在较宽广的压力范围内适用于简单面心立方金属的等温物态方程模型。对于Al、Cu、Ag3种面心立方金属,结合实测DAC实验数据对比研究了基于较低压力下的超声测量数据计算的各种解析状态方程适用的压力范围,发现目前尚不存在一种完全适用于材料从低压段到极高压力区的物态方程模型,而从较低压力下得到的超声测量数据出发,选取Vinet等温物态方程模型,可以在相当高的压力范围内(对铝约200GPa,对于铜和银约100GPa)很好地描述几种面心立方金属的压缩性。
金属检测器系统 篇6
“Ceia公司将在Interpack上展示其PH21 D25医药金属检测系统, 这套系统设计采用最小孔径 (25mm) 来为金属检测系统提供最大的准确性”, 该公司的英国代理Metal Detection Services (MDS) 公司称。该套系统能够检测直径0.15mm以上的铁、0.2mm以上的有色金属和0.25mm以上的不锈钢。
这套系统将成为该公司在展会上展出的一系列食品、药物金属检测系统的重要部分。此外, 届时还会展出曾经获奖的MS21多光谱技术、最新研发的PLV MS21管道系统, 并在所有系统上展示重新修改过的THS生产软件。MDS公司营销总监David Hale称:“这套THS软件具备足够的安全性、集成度和追踪能力来满足如今的质量和技术目标。”
热金属检测仪在轧钢生产中的应用 篇7
为了解决上述问题,通过对比分析目前使用的检测手段,确定采用国产厂家生产的热金属检测器,对现有检测设备进行技改,并对检测线路进行改造调整。
1 热金属检测器在轧钢生产中应用
中小型车间主轧线由粗轧机组(6台)、中轧机组(6台)和精轧机组(6台)组成。在18架轧机中,前8架轧机间采用微张力控制,后10架轧机间采用活套控制,分别对轧机进行调速。过程控制站包括RMC2、RMC52、RMC62、RMC3、RMC4,主要完成与微张力控制和自动活套控制有关的物料跟踪、逻辑时序互锁、传动执行级的速度级联、速度给定及微张力控制算法等功能。
轧机速度控制简图见图1。
MR:主基准值;PU:比例上游基准值;PD:比例下游基准值
实现轧机速度控制需要对轧件头部和尾部位置进行准确的定位。为满足这一要求,在轧机附近安装检测元件来跟踪、检测轧件。控制系统使用跟踪功能块,包括信号采集、信号处理和参与控制三部分功能。
控制功能中使用了三种方式来检测轧件头部和尾部所在的实际位置,轧线上检测元件的位置见图2。
当LSS<7m时,两轧机间使用一个热金属检测器,既进行轧件信号检测又进行废料检测;当LSS>7m时,两轧机间使用两个热金属检测器,一个进行轧件信号检测,另一个进行废料检测。在中小型轧钢生产线上,两轧机间距离均不超过7m。
HMD:热金属检测器;MDC:废料检测仪;LMS:热金属检测器与本机架间的距离;LSS:两机架间的距离。CL:废品检测长度距离;WL1-WL3:W1-W3信号发出长度范围。
咬钢信号:利用轧机空转和载荷时电流的变化来检测轧件头部所在位置。
2 改进方案
通过详细分析认为,采用国产厂家生产的热金属检测器能够完成轧钢生产的需要,而且每套4000元,投资少,容易改进实施。
国产厂家生产的热金属检测器主要用于冶金工业系统中,工作原理是热金属检测器接收由高温物体放射出来的近红外线,经光学部分进行聚焦,直接成像到光敏器件上,光敏器件把光信号转换成电信号,由控制器处理,输出一开关信号给控制机构,实现自动控制的目的。热金属检测器接插件中设有两根自检线,用户可通过控制系统的输出开关控制这两根线,实现自检功能。另外,热金属检测器外壳上装有按钮开关,也用于自检。
3 技术特色
(1)确定了新的检测技术,以较少的投资额和改进时间,彻底解决了久拖未决的检测信号可靠性问题。
(2)提高了剪切优化控制系统的可靠性,降低了设备事故和故障率,能最大限度地满足轧钢生产的需要。
(3)改造后的热金属检测器实现了易维护,减少维修人员在危险区作业时间,降低维修人员的劳动强度和危险性。
(4)该项目可以在所有轧线热金属检测器检测中推广应用。
4 结语
重金属检测方法及展望 篇8
1重金属的污染
重金属的来源主要是由于其在开采、运输、炼制、加工过程中产生的, 能源资源如煤炭和石油的开采、炼制和使用中, 也会有重金属物质的存在和污染。这些重金属物质进入大气、水、土壤之中, 然后随着生物作用, 不断富集。重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化, 使有害性降低或解除。而重金属具有富集性, 很难在环境中降解[1]。因此, 重金属污染会对人体健康产生极大的危害。
重金属物质包括人类必须的, 比如钾、钙、钠、镁, 以及人类必须的微量元素如铜、铁、镍、锌、锡、矾等这一类, 也包括对人体产生危害的如铅、汞、镉、砷、铬、铍、铊、钡等, 还包括在人体内存在但功能现在尚不明确的如锂、硼、铝、钛、锆等。重金属的存在会与人体内的蛋白质、酶进行反应, 使其失去活性, 也能够在器官内聚集, 超过特定浓度后产生中毒现象, 对人体产生极大的危害, 比如日本的汞污染和镉污染, 都是重金属污染的典型事故。对人体和环境产生较严重污染的重金属大致有以下五大类。
(1) 铬:这一种重金属的主要来源是劣质化妆品、金属部件的镀铬部分、工业染料、橡胶和陶瓷原料以及皮革制剂等, 如果不小心饮用服入, 可造成腹部的不适或者腹泻现象;对呼吸道有着严重的刺激作用, 引起气管炎、咽炎等;皮肤方面引起湿疹或者皮炎。
(2) 镉:这一种重金属的主要来源包括电镀、采矿、冶炼、化学工业、电池、染料等产生排放的废水当中。镉的存在能够取代骨中的钙, 使得骨头软化, 严重者骨头寸断, 日本的骨痛病就是由于镉的存在而产生的;对于胃脏, 能够使其功能失调。总的来说, 镉是毒性很大的重金属物质[2]。
(3) 铅:主要来源是油漆、涂料、蓄电池、五金、电镀、化妆品、餐具、膨化食品、自来水管等。能够经过皮肤、呼吸道、消化道进入人体, 造成以贫血症、神经功能失调、肾损伤为主的毒性效应。
(4) 汞:汞属于剧毒物质, 主要来源包括食盐电解、水生生物、照明用灯、化妆品、贵金属炼制等。汞的存在会对人体的脑部组织造成严重的伤害, 也会对肾部造成伤害, 有机汞其毒性是比汞更大的, 引起全身中毒的现象, 日本的水俣病就是汞污染的实例。
(5) 砷:砷的化合物有剧毒, 三价化合物的毒性更加强烈。汞的途径包括皮肤、呼吸道、消化道, 会在人体的肌肉、肝脏、肾部、子宫等部位积聚, 与酶结合, 使其失去活性和功能, 引起砷中毒。对于皮肤部位还会有致癌作用。杀虫剂、化肥、化工、采矿冶金、农药等砷含量较高。
2检测方法
2.1光谱法
光谱法是比较传统的重金属物质检测方法, 一般包括火焰原子吸收光谱法 (AAS) 、石墨炉原子吸收光谱法 (GFAAS) 、分子光谱法、电感耦合等离子原子发射光谱法等。以下对其进行介绍。
(1) 火焰原子吸收光谱法 (AAS) :这种检测方法是根据被测原子对其原子共振辐射的吸收强度进行含量的测定。AAS具有灵敏度高、检出限低、线性宽的特点, 而且分析速度快, 仪器的操作和使用简单方便, 应用较为广泛, 能够检测的物质多达70多个。火焰原子吸收法能够达到ppb级, 石墨炉原子吸收法能够达到ug/L的级别。但是AAS在实际使用中, 不能够同时测定多种元素, 需要不断技术升级。
(2) 分子光谱法:利用分光光度计进行比色分析。经常使用的测试手段是, 利用假如显色剂使待测物质转化为在紫外和可见光区域有吸收的化合物进行检测。生成的化合物一般是螯合物, 较为稳定。显色反应的选择性和灵敏想较高。
(3) 电感耦合等离子原子发射光谱法:利用等离子体的形成, 样品经过雾化系统雾化以后, 以气溶胶的形式进入等离子轴向通道, 经过蒸发、原子化、电离、激发产生元素的特征谱线, 鉴别物质的存在与否以及含量的多少 (通过分析特征谱线的强度) 。此技术可以测试氩以外的所有已知的物质, 检出限度达到0.01~10mg/L。
2.2色谱法
色谱法也是传统的重金属含量测试方法。其原理是, 以液体为流动相, 通过高压输液系统把不同极性的溶剂、缓冲液等流入到配置特定相色的色谱柱, 各成分经过分离后进入检测器进行检测。该检测方法在实验研究之中使用较多。能够对多元素进行同时检测, 但是络合剂的选择是有限的, 这点限制了高效液相色谱在重金属检测方面的使用。
2.3电化学法
电化学法是发展较迅速的一种方法, 目前我国已经颁布了化学试剂之中的金属杂质检测的阳极溶出伏安法国家标准。电化学法的检出限较低, 测试的灵敏度较高, 阳极溶出伏安法将衡电位电解富集与伏安测定相结合, 能够连续测定多种金属离子。仪器的使用和操作也较为简单方便, 是很好的分析手段, 具有良好的发展前景。
2.4酶分析法
脲酶、脱氢酶、磷酸酶是作为土壤重金属污染水平的常用指标。通过酶与重金属的反应情况, 判别出重金属的含量。反应现象包括会有颜色、导电性、吸光率等物理化学性质的变化, 然后通过肉眼观察或者PH值检测以及其他手段进行判别。
2.5生物传感器
生物传感器技术利用重金属和特定的生物识别物质结合, 把检测到的信号转变为易于检测的光信号或者电信号, 然后分析判断重金属物质。常见的生物传感器有酶生物传感器、DNA生物传感器、细胞生物传感器、微生物传感器等。
2.6免疫分析法
免疫分析法以免疫学的抗原抗体相互结合为基本原理, 利用抗原检测测定未知抗体或者反过来使用。常见的技术包括发光免疫技术、酶联免疫吸附技术、免疫荧光技术、放射免疫技术等。检测模式可以分为多克隆抗体免疫检测以及单克隆免疫检测。该技术专一性强, 灵敏度高。分析的关键在于选择合适的化合物和金属离子相互结合。
3展望
检测方法要注重多种方法的联合使用以及各自的使用范围和优缺点, 才能有针对的采取正确的手段进行检测。此外, 还需不断探索新的技术手段, 以及对之前技术升级改造, 丰富其内容, 扩大优势。
摘要：随着工业化的进程, 重金属污染逐渐加剧。该文简要介绍重金属污染的危害、来源, 以及五种常见的、危害较大的重金属污染物, 重点对重金属检测方法进行探讨。
关键词：重金属,污染,检测
参考文献
[1]李蕊.重金属污染与检测方法探讨[J].广东化工, 2007 (3) :78-80.