利用线性调频信号测量超声波传播时间的方法

摘要

本发明公开了一种利用线性调频信号测量超声波传播时间的方法，包括以下步骤：通过线性调频信号发生器产生激励信号激励发射换能器发射超声波，发射超声波信号穿过待测材料后被接收换能器接收后再进行小波滤波处理，接着再将超声波信号左移，将处理后的超声波信号与发射超声波信号相乘得到乘积信号，对乘积信号进行傅立叶变换得到该乘积信号的幅度谱并利用最大值函数确定该幅度谱中峰值的频率，最后计算超声波在待测材料中的传播时间；本发明只需要进行一次傅立叶变换FFT和信号乘法运算，运算大大降低，从而实现方法周期短、效率高；采用线性调频信号激发超声波脉冲，提高了超声波的穿透能力和超声波检测的时间分辨率，从而提高了检测准确率。

主权项

利用线性调频信号测量超声波传播时间的方法，其特征在于：在待测材料两端分别放置发射换能器和与该发射换能器匹配的接收换能器，并在该发射换能器一侧放置线性调频信号发生器和功率放大器，所述方法包括以下步骤：S1首先通过所述线性调频信号发生器产生激励信号；S2该激励信号经过所述功率放大器放大后激励所述发射换能器发射超声波，放大后的激励信号的能量能够激励所述发射换能器发射超声波，该发射超声波信号表示为u_x(t)，$u_x\left(t\right)=Acos(2{\mathrm{\pi f}}_{0}t+\frac{{\mathrm{\pi Bt}}^2}{T})---\left(1\right)$式中，A为信号幅度，f₀为中心频率，B为带宽，T为信号持续时间；S3所述发射超声波信号u_x(t)穿过待测材料后被所述接收换能器接收；S4对所述接收换能器接收到的超声波信号再进行小波滤波处理，得到处理后的超声波信号表示为u_y(t)；S5利用短时能量方法估算超声波的传播时间并将处理后的超声波信号u_y(t)左移τ₀得到再次处理后的超声波信号u_y'(t)，u_y'(t)＝u_y(t+τ₀)   (2)；S6将再次处理后的超声波信号u_y'(t)与所述发射超声波信号u_x(t)相乘得到乘积信号u_m(t)，u_m(t)＝u_x(t)*u_y'(t)   (3)S7对所述乘积信号u_m(t)进行傅立叶变换FFT，得到该乘积信号u_m(t)的幅度谱并利用最大值函数确定该幅度谱中峰值的频率f_p；S8计算超声波在待测材料中的传播时间τ，计算公式如下：$\tau =\frac{f_p}{B/T}+{\tau }_0---\left(4\right).$