非线性超声评估优化热处理工艺的方法和装置

摘要

本发明公开一种非线性超声评估优化热处理工艺的方法和装置，通过获取试件中传播的超声波基频信号A₁和二次谐波的波幅A₂，计算出试件的非线性声学参数β′，其中基于得到的相对非线性声学参数的值β′，比较未处理材料和经过不同热处理过程的非线性声学参数的不同。热处理的工艺越好，经过热处理后的材料内部结构越均匀，性能提高的越到，而超声传播的声学非线性响应则越小。本发明基于热处理可以改变材料的微观结构，而超声传播的非线性响应和材料的微观结构有直接的关系，本发明可以非破坏、快速、有效地评估热处理工艺效果，进行优化、完善热处理工艺相关参数。

主权项

一种非线性超声评估优化热处理工艺的方法，其特征在于：将经过热处理工艺的试件固定并导入适合频率的超声波，分别获取上述超声波的基频信号A₁和二次谐波的波幅A₂，计算出试件的相对非线性声学参数β′，其中β′＝A₂/A₁²；基于得到的相对非线性声学参数的值β′，比较未处理材料和经过不同热处理过程的非线性声学参数的不同，选择非线性声学参数最低的一组试件，该组试件采用的处理工艺作为最优化的热处理工艺；检测步骤如下：1)将经过不同热处理工艺的试件固定；2)根据试件的材质选择适合的超声波频率，由信号激励器产生超声信号并通过衰减器以提高信噪比；3)由激励探头将信号导入试件，再由接收探头接收并返回至接收单元；4)接收单元将接收的信号通过功率放大器后滤波，并将信号在示波器上经过100～2000次平均后存储；5)将存储的信号经过Hanning窗户处理，选择其中稳定的部分进行时‑频变换，有效获得基频导波的幅度A₁和双倍频二阶谐波的信号幅度A₂，计算A₂/A₁²数值；6)计算相对非线性声学参数：非线性声学参数β的值与基频波和二阶谐波的波幅相关，其计算公式为$\beta =\frac{8A_2}{A_1^2{k}^{2}x}$其中A₁和A₂分别是基频波和二阶谐波的振幅，k是波数，x是波传播的距离；试验中只需要得到相对的非线性声学系数β′即可，表达式如下：${\beta }^{\prime }=\frac{A_2}{A_1^2}\propto \beta ;$7)基于得到的相对非线性声学参数的值，比较未处理材料和经过不同热处理过程的非线性物理参数的不同，选择非线性参数最低的一组作为最优化的热处理工艺。