一種使用x射線在線測量超導電纜扭轉率的無損檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用X射線在線測量超導電纜扭轉率的無損檢測方法，采用雙壁雙影垂直透照技術照射待測量超導電纜，通過適當的延長曝光時間、增大焦距，從而得到清晰的電纜影像，通過觀察底片上子纜間間隙影像的大小，來確定子纜節(jié)距的長度及變化率，最終通過公式計算得到電纜的扭轉率。本發(fā)明方法能夠對超導電纜扭轉實施在線無損測量，具有操作簡單，易實現，缺陷影像清晰，易于識別的優(yōu)點，打破了現用的通過破壞性實驗進行電纜節(jié)距檢測，可廣泛用于超導電纜在線檢測。
【專利說明】
一種使用X射線在線測量超導電纜扭轉率的無損檢測方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及超導電纜無損檢測方法領域，具體是一種使用X射線在線測量超導電纜扭轉率的無損檢測方法。
【背景技術】
[0002]Nb3Sn CICC導體作為超導強電技術領域傳統(tǒng)的導體，是目前最有希望用于產生15T以上強場且易于工業(yè)化生產的導體，已被廣泛應用于ITER TF導體，CS導體，KSTAR導體，中國強磁場裝置等。在所有裝置中，超導導體是在多場耦合的條件下運行。未來的聚變示范堆DEMO(功率>2GW，磁場>15T，電流>100kA，)乃至商用堆，對超導磁體磁場強度、超導線圈應力應變容許特性有更高的要求，導體將承載高達150噸/米的電磁力以及多達數十萬次的電磁循環(huán)。
[0003]從Nb3Sn導體誕生以來，對其性能退化的研究一直是個熱點與難點。到目前為止，Nb3Sn導體的性能退化研究仍然面臨著理論和制造工藝上的挑戰(zhàn)，減小Nb3Sn導體的性能退化是其應用于強場裝置中的先決條件。退扭作為Nb3Sn導體性能退化的新現象，引起了各國研究者的高度關注。研究表明，退扭會引起Nb3Sn導體的性能退化。由于導體表面有不銹鋼護套，電纜表面有不銹鋼包帶，難以直接測量。現行通用的測試導體扭轉的方法是通過破壞性實驗進行電纜節(jié)距檢測，并且無法在線實時檢測。
[0004]
【發(fā)明內容】
為解決上述技術存在的難題，本發(fā)明的目的在于提供一種在線測試超導電纜扭轉的無損檢測方法，在相同的透照參數下，利用獲得的射線底片子纜之間的間隙影像，進而實現對電纜節(jié)距變化率的測量，獲得電纜扭轉率的一種在線無損檢測方法。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為:
一種使用X射線在線測量超導電纜扭轉率的無損檢測方法，其特征在于:利用X射線機XXG-3505，并采用雙壁雙影垂直透照技術照射待測量超導電纜，通過適當的延長曝光時間、增大焦距，從而得到清晰的電纜影像，通過觀察底片上子纜間間隙影像的大小，來確定子纜節(jié)距的長度及變化率，最終得到電纜的扭轉率，包括以下步驟:
(1)、首先通過公式(I)對射線透照等效系數進行厚度換算，射線透照等效系數以鋼為基準，公式(I)如下:
Ψω =To/Tm(1)，
公式(I)中To為基準材料厚度，1?為待測量超導電纜厚度，進行厚度換算的目的是保證使用X射線機XXG-3505現有的曝光曲線適用于電纜材料；
(2)、根據公式(2)計算一次透照長度L3,S卩X射線機XXG-3505射線照相一次透照的有效檢驗長度，為了保證照相質量，需分多次完成對一定長度電纜導體的透照;公式(2)如下:
K=T7 /T=l/cos9，即 Q=C0s-Wk)
L3 =2Litan0(2)，
公式(2)中，各參數定義為:K為透照厚度比，f為X射線在工件內穿過的最大距離，T為工件厚度，Θ為橫向裂紋檢出角，L1S射線源到工件表面的距離； (3)、根據步驟(I)計算出來的射線透照等效系數*?，利用X射線機XXG-3505現有的曝光曲線，確定最佳的曝光參數；
(4)、基于步驟(2)計算得到的透照長度L3、步驟(3)確定的最佳曝光參數，利用X射線機XXG-3505測量待測量超導電纜中子纜影像之間的間距大小，保持X射線透照參數，依次測量不同狀態(tài)下待測量超導電纜內電纜節(jié)距的大小，依據測量得到的電纜中子纜影像之間的間距大小、電纜節(jié)距的大小，根據公式(3)計算出電纜節(jié)距變化率，最終獲得電纜扭轉率。
[0006]電纜節(jié)距變化率=Ad/d(3)，
公式(3)中Ad為發(fā)生扭轉后電纜節(jié)距的變化量，d未發(fā)生扭轉時的電纜節(jié)距初始值。
[0007]所述的一種使用X射線在線測量超導電纜扭轉率的無損檢測方法，其特征在于:采用較大的焦距，底片影像放大可忽略不計，避免了影像發(fā)生畸變，從而對電纜實際的節(jié)距測量造成較大的誤差
本發(fā)明優(yōu)點為:
本發(fā)明方法能夠對超導電纜扭轉實施在線無損測量，具有操作簡單，易實現，缺陷影像清晰，易于識別的優(yōu)點，打破了現用的通過破壞性實驗進行電纜節(jié)距檢測，可廣泛用于超導電纜在線檢測。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的檢測原理圖。
[0009]圖2為本發(fā)明利用底片影像進行節(jié)距測量示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明中一次透照長度計算示意圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1、2、3所示，一種在線測試超導電纜扭轉的無損檢測方法是采用雙壁雙影垂直透照技術，并適當的延長曝光時間，增加焦距，從而得到清晰的電纜影像，通過觀察底片上子纜間間隙影像的大小，進而實現對電纜節(jié)距變化率的測量，再通過公式換算獲得電纜扭轉率。
[0012]具體實施步驟如下:
步驟一:首先通過公式(I)射線透照等效系數(以鋼為基準)進行厚度換算，其中T0為基準材料厚度，!》為待測量超導電纜厚度。進行厚度換算的目的是保證使用X射線機XXG-3505現有的曝光曲線適用于電纜材料。
[0013]ΨΜ=Το/Τω(I)
步驟二:根據公式(2)計算一次透照長度L3,即射線照相一次透照的有效檢驗長度。為了保證照相質量，需分多次完成對一定長度電纜導體的透照.K=T7 /T=I/cos0，即 9=cos—H 1/k)
L3=2Litan0(2)
公式(2)中，各參數定義為:K為透照厚度比，f為X射線在工件內穿過的最大距離，T為工件厚度，Θ為橫向裂紋檢出角，L1為射線源到工件表面的距離；
步驟三:確定曝光參數。本發(fā)明中采用大焦距，長曝光時間的X射線照相方法來獲得電纜節(jié)距的清晰的底片影像。根據步驟一計算出來的等效厚度，利用X射線機XXG-3505現有的曝光曲線，確定最佳的曝光參數。經多次試驗觀察，在本發(fā)明中，焦距F=850mm時，影像清晰度最高。因此在此步驟中，焦距選擇為850mm。
[0014]步驟四:測量待測量超導電纜中子纜影像之間的間距大小dl，d2，d3。保持X射線透照參數，依次測量不同狀態(tài)下導體內電纜節(jié)距的大小(樣品2和樣品3)(111，(121，(131，(112，d22，d32，進而根據公式(3)計算出電纜節(jié)距變化率，最終獲得電纜扭轉率。
[0015]電纜節(jié)距變化率=Ad/d(3)，
公式(3)中Ad為發(fā)生扭轉后電纜節(jié)距的變化量，d未發(fā)生扭轉時的電纜節(jié)距初始值。
[0016]本發(fā)明采用大焦距，大曝光量的透照方法，在不破壞導體的情況下，通過測量底片上子纜間間隙影像的大小，來確定子纜節(jié)距的長度及變化率，最終計算出退扭率的準確值。本發(fā)明實施后，能夠對超導電纜扭轉實施在線無損測量，給出退扭率的準確值，打破了現用的通過破壞性實驗進行電纜節(jié)距檢測，可廣泛用于超導電纜在線檢測。
【主權項】
1.一種使用X射線在線測量超導電纜扭轉率的無損檢測方法，其特征在于:利用X射線機XXG-3505，并采用雙壁雙影垂直透照技術照射待測量超導電纜，通過適當的延長曝光時間、增大焦距，從而得到清晰的電纜影像，通過觀察底片上子纜間間隙影像的大小，來確定子纜節(jié)距的長度及變化率，最終得到電纜的扭轉率，包括以下步驟: (1)、首先通過公式(I)對射線透照等效系數ΨΒ進行厚度換算，射線透照等效系數$^以鋼為基準，公式(I)如下: Ψω =To/Tm(1)， 公式(I)中To為基準材料厚度，1?為待測量超導電纜厚度，進行厚度換算的目的是保證使用X射線機XXG-3505現有的曝光曲線適用于電纜材料； (2)、根據公式(2)計算一次透照長度L3,S卩X射線機XXG-3505射線照相一次透照的有效檢驗長度，為了保證照相質量，需分多次完成對一定長度電纜導體的透照;公式(2)如下: K=T7 /T=I/cos0，即 9=cos—H 1/k) L3 =2Litan0(2)， 公式(2)中，各參數定義為:K為透照厚度比，f為X射線在工件內穿過的最大距離，T為工件厚度，Θ為橫向裂紋檢出角，L1為射線源到工件表面的距離； (3)、根據步驟(I)計算出來的射線透照等效系數*?，利用X射線機XXG-3505現有的曝光曲線，確定最佳的曝光參數； (4)、基于步驟(2)計算得到的透照長度L3、步驟(3)確定的最佳曝光參數，利用X射線機XXG-3505測量待測量超導電纜中子纜影像之間的間距大小，保持X射線透照參數，依次測量不同狀態(tài)下待測量超導電纜內電纜節(jié)距的大小，依據測量得到的電纜中子纜影像之間的間距大小、電纜節(jié)距的大小，根據公式(3)計算出電纜節(jié)距變化率，獲得電纜扭轉率； 電纜節(jié)距變化率=A d/d(3)， 公式(3)中Ad為發(fā)生扭轉后電纜節(jié)距的變化量，d未發(fā)生扭轉時的電纜節(jié)距初始值。2.根據權利要求1所述的一種使用X射線在線測量超導電纜扭轉率的無損檢測方法，其特征在于:采用較大的焦距，底片影像放大可忽略不計，避免了影像發(fā)生畸變，從而對電纜實際的節(jié)距測量造成較大的誤差。
【文檔編號】G01B15/06GK105890553SQ201610221270
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】秦經剛, 劉小川, 武玉, 廖國俊, 張守華
【申請人】中國科學院等離子體物理研究所