基于非线性声学和时间反转原理板材缺陷及损伤识别方法

摘要

基于非线性声学和时间反转原理板材缺陷及损伤识别方法，现有的方法对于材料中小裂纹的探测，往往难以得到令人满意的结果，从而降低了它的准确度和灵敏性。本发明包括步骤：(1)发射换能器激励信号：在被测板材上布置一定数量换能器阵列，由任意波形信号发生器产生两个脉冲信号，作为激励信号；(2)时间反转窗信号的选择：由接收换能器接收步骤(1)在介质中的传播信号：对接收到的信号进行非线性谱分析，将选择非线性特征参数的时间窗信号进行时间反转；(3)获得的聚焦信号：将步骤(2)中的时间反转后的信号再次加载到发射换能器阵列，在接收处接收到聚焦信号；(4)缺陷或损伤识别评价：对步骤(3)中的聚焦信号进行分析，找出缺陷或损伤与非线性特征参数的关系。本发明用于对板形结构件进行检测识别。

主权项

一种基于非线性声学和时间反转原理板材缺陷及损伤识别方法，其特征是：该方法包括步骤： (1)发射换能器激励信号：在被测板材上布置一定数量发射换能器阵列，由任意波形信号发生器产生两个不同中心频率超声脉冲信号，并且同时分别加载到两个发射换能器，作为激励信号；(2)时间反转窗信号的选择：由接收换能器接收步骤(1)在被测板材中的传播信号：对接收到的信号进行非线性谱分析，若被测板材中无任何缺陷，则不会出现调制频谱，检测就此结束；如果被测板材有缺陷或损伤，选择仅包含非线性特征参数的时间窗信号，非线性窗宽为一个衰减周期，将选择非线性特征参数的时间窗信号进行时间反转；非线性特征参数选择差频调制信号fH‑fL或者和频调制频率信号fH+fL；(3)获得的聚焦信号：将步骤(2)中的时间反转后的信号再次加载到发射换能器阵列，在接收处接收到聚焦信号，经过时间反转后的非线性声学特征调制频率信号得到增强；(4)缺陷或损伤识别评价：对步骤(3)中的聚焦信号进行分析，找出缺陷或损伤与非线性特征参数的关系，在进行缺陷或损伤识别时，选择非线性时间反转窗，即只对非线性调制频谱信号实施时间反转处理，将其重新发射到被测板材中；重新发射的声波信号就会在有缺陷或损伤的区域形成干涉，从而使超声波更准确的聚焦在缺陷或损伤区域，即在缺陷或损伤区域出现最大聚焦峰值，这个区域正是引起非线性调制频谱的地方，而在远离缺陷或损伤的区域，非线性主要是原子间非线性畸变，产生调制频率的能量幅度较低，由此可准确判断出缺陷或损伤的位置及大小。