非线性超声评估优化热处理工艺的装置

摘要

本发明公开一种非线性超声评估优化热处理工艺的装置，包括信号激励/接收器、衰减器、激励探头、接收探头、前置放大器、示波器和计算机，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。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装置，其特征在于：包括信号激励/接收器、衰减器、激励探头、接收探头、前置放大器、示波器和计算机，信号激励/接收器激励适合试件的一定频率超声波信号，经过衰减器以提高信噪比并连接激励探头，超声波信号被导入到试件中，在试件的另一端连接接收探头检测传播的声波信号，经前置放大器后进行滤波并依次送入到信号接收器、示波器中，示波器获取接收到的信号波形将其输入计算机中；由信号激励/接收器获得的数据也一并输入计算机进行信号分析；上述非线性超声评估优化热处理工艺的装置的检测步骤如下：1)将经过不同热处理工艺的试件固定在夹具中；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；3)将产生的超声信号通过衰减器，以提高信噪比；4)经过衰减之后的信号，由激励探头导入试件，再由接收探头接收，经前置放大器放大后回到接收器中；5)为保证统一的耦合状态，在信号激励/接收器上设有固定装置以保证换能器与试件接触耦合状态稳定；6)利用示波器获取接收到的信号波形，将其输入计算机中；由信号接收器获得的数据也一并输入计算机；7)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；8)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，计算数值.9)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。试验中我们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$10)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。