基于声压反射系数自相关函数的薄层厚度超声检测方法

摘要

一种基于声压反射系数自相关函数的薄层厚度超声检测方法，属于无损检测技术领域。该方法使用超声脉冲回波技术和声压反射系数自相关信号处理方法进行薄层厚度测量。首先使用超声脉冲回波系统采集一个包含薄层上表面和下表面的反射回波信号，再采集一个标准试块的上表面回波信号。然后分别对采集到的信号进行快速傅里叶变换，求出薄层声压反射系数自相关函数。最后在自相关函数中读取各极大值对应的频率，并结合材料声速计算得到薄层厚度。本方法克服了传统的超声干涉测厚法必须能够读取信号频谱中两个谐振频率才能准确获得薄层厚度的局限性，具有测量精度高、可操作性强、设备成本低、适应范围广等优点。

主权项

一种基于声压反射系数自相关函数的薄层厚度超声检测方法，其特征在于：采用一个包括超声探伤仪（1）、超声脉冲水浸探头（2）、Al质薄层试样（3）、水槽（4）、数字示波器（5）以及计算机（6）的脉冲超声水浸回波系统，其检测的步骤如下：（1）利用所述脉冲超声水浸回波系统向薄层试样垂直发射超声信号，并采集一个由薄层上表面与水组成的界面反射回波信号和薄层下表面与基体组成的界面反射回波信号组成的试样信号；（2）利用所述超声脉冲回波系统采集一个标准试块的上表面基准信号；（3）对所述（1）和（2）采集到的试样信号和基准信号分别进行快速傅里叶变换，然后用试样信号的频域数据除以基准信号的频域数据，得到复函数S(f)；（4）将（3）求得的复函数S(f)代入到公式1中，得到薄层声压反射系数自相关函数RS(φ)： R S ( φ ) - lim F → ∞ ∫ 0 F S ( f ) S * ( f + φ ) df - - - ( 1 ) 式中：RS(φ)表示薄层声压反射系数自相关函数，S(f)为试样信号频域与基准信号频域的商；（5）在（4）中求取的RS(φ)中读取n个极大值对应的频率φi，i＝0,1,2…n，将φi，i＝0,1,2…n和薄层声速c代入公式（2）便可求得薄层厚度： d = Σ i = 0 i = n i * c / ( 2 φ i ) n - - - ( 2 ) 式中c为薄层声速（mm/s），d为薄层厚度（mm）。