專利名稱：一種非共線非線性超聲無損檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超聲無損檢測方法，特別是涉及一種基于波束混疊現(xiàn)象的高精度非共線非線性的超聲檢測方法。
背景技術(shù)：
無損檢測(Nondestructive Testing)簡稱NDT,是不破壞和損傷受檢物體,對它的性能、質(zhì)量、有無內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測的一種技術(shù)。在現(xiàn)有的無損檢測方法中，常規(guī)的主要有射線探傷(RT)方法、超聲檢測(UT)方法、滲透探查(PT)方法、磁粉檢測(MT)方法、渦流檢測(ET)方法，當(dāng)然還有非常規(guī)的，如微波檢測方法、電位檢測方法等。超聲檢測(UT)是利用超聲波在被檢測材料中傳播時，材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組 織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化。當(dāng)超聲波進(jìn)入物體遇到缺陷時，一部分聲波就會產(chǎn)生反射、透射及折射，接收器通過對這些特征波進(jìn)行分析，來測量材料的厚度、來發(fā)現(xiàn)隱藏的內(nèi)部缺陷，或來分析諸如金屬、塑料、復(fù)合材料、陶瓷、橡膠以及玻璃等材料的特性等。隨著行業(yè)應(yīng)用中檢測需求對于檢測精度要求的提高，常規(guī)超聲無損檢測方法與手段受其原理所限，所能檢測的缺陷精度不能小于檢測波長，因此對于微缺陷與微裂紋(如采用粉末冶金工藝制造的金屬基復(fù)合材料的均勻性檢測問題，構(gòu)件的初期塑性變形與疲勞損傷檢測問題等)不敏感與不可檢。非線性超聲無損檢測方法觀察并分析頻域信號，不受檢測聲波的波長限制，是一種高精度無損檢測方法，但目前使用的共線非線性超聲檢測方法，采用穿透法原理，需要在試樣的上下表面粘接晶片或固定探頭，操作復(fù)雜且不能進(jìn)行同側(cè)檢測；方法易引入非缺陷的非線性，而且檢測到的數(shù)據(jù)為發(fā)射探頭與接收探頭兩點間非線性的累積，無法判斷缺陷深度；難以對試樣進(jìn)行整體掃描，易發(fā)生漏檢。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種非共線非線性超聲無損檢測方法。該方法采用在待測試樣的一側(cè)布置兩個發(fā)射探頭，根據(jù)檢測現(xiàn)場需求在發(fā)射探頭的同側(cè)或?qū)?cè)布置接收探頭。這種發(fā)射探頭與接收探頭非共線的布置方式，解決了共線穿透式非線性方法需要粘接發(fā)射晶片，且不能進(jìn)行同側(cè)檢測的問題；該非共線方法利用波束混疊與波型轉(zhuǎn)換原理，只對缺陷非線性敏感，解決了非缺陷非線性易對檢測結(jié)果造成混淆的問題；該方法通過改變發(fā)射探頭與接收探頭的相對位置，能夠檢測試樣內(nèi)部不同深度的缺陷，解決了共線方法只檢測非線性累積及不能判斷埋深的問題；該方法通過設(shè)計探頭夾具，能夠進(jìn)行掃描，解決了共線方法不能進(jìn)行掃描應(yīng)用的問題，大大提高了方法的實用性。本發(fā)明提出的一種非共線非線性超聲無損檢測方法，使用信號發(fā)生器、功率放大器、發(fā)射與接收探頭和楔塊等搭建實驗平臺。根據(jù)待測試樣的性質(zhì)，通過選擇波束混疊模態(tài)，測量聲速，計算臨界角，規(guī)劃聲波傳播路徑，按照步驟巧妙布置實驗裝置，利用非共線方法在空間、波型模式、頻率及方向上的特點，成功剔除非線性的實驗來源，觀察待測試樣的非線性響應(yīng)，并計算相關(guān)聲學(xué)參量，該檢測方法包括如下步驟步驟一，選擇波束混疊模態(tài)根據(jù)待測試樣的性質(zhì)及檢測條件依照表I選擇波束混疊模態(tài)，其中《 :表示第一列入射波的頻率，表示第二列入射波的頻率，L(GJ1)表示第一列入射波是頻率為GJ1的縱波，T(GJ2)表示第二列入射波是頻率為GJ2的橫波，L(W^co2)表示混疊波為縱波，其頻率為Co Jco2，情況I指兩列入射波為橫波T(Co1)與T(Co2)相互作用的波束混疊情況，情況2指兩列入射波為縱波L (Co D與L (Co 2)的情況，情況3 5指一列入射波為縱波L ( J和一列入射波為橫波T(CO2)的情況表示兩列入射波kpk2的夾角，y表示入射波Ic1和混疊波k3的夾角，a為兩列入射波頻率之比c為介質(zhì)內(nèi)折射波聲速比ct/c1; C0C1分別代表介質(zhì)內(nèi)橫波與縱波聲速；表I :兩列入射波相互作用的所有情況及相關(guān)參數(shù)·
權(quán)利要求
1.一種非共線非線性超聲無損檢測方法，其特征在于包括以下幾個步驟 步驟一，選擇波束混疊模態(tài) 根據(jù)待測試樣的性質(zhì)及檢測條件依照表I選擇波束混疊模態(tài)，其中W1表不第一列入射波的頻率，表示第二列入射波的頻率，L(GJ1)表示第一列入射波是頻率為GJ1的縱波，T(W2)表示第二列入射波是頻率為GJ2的橫波，L(W^co2)表示混疊波為縱波，其頻率為 1+co2，情況I指兩列入射波為橫波T(Co1)與T(Co2)相互作用的波束混疊情況，情況2指兩列入射波為縱波L(Co1)與L(Co2)的情況，情況3 5指一列入射波為縱波L(Co1)和一列入射波為橫波T (CO2)的情況表示兩列入射波kpk2的夾角，y表示入射波匕和混疊波k3的夾角，a為兩列入射波頻率之比c為介質(zhì)內(nèi)折射波聲速比ct/c1; ct、C1分別代表介質(zhì)內(nèi)橫波與縱波聲速； 表I :兩列入射波相互作用的所有情況及相關(guān)參數(shù)
全文摘要
本發(fā)明提出一種非共線非線性超聲無損檢測方法，屬于超聲無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，包括步驟一、選擇波束混疊模態(tài)；步驟二、測量待測試樣聲速，選擇楔塊；步驟三、選定待測區(qū)域、發(fā)射探頭和接收探頭位置；步驟四、搭建實驗系統(tǒng)；步驟五、同時激勵發(fā)射探頭并保存接收探頭采集的數(shù)據(jù)；步驟六、單獨激勵發(fā)射探頭并保存接收探頭采集的數(shù)據(jù)等步驟。本發(fā)明通過在待測試樣的一側(cè)布置兩個發(fā)射探頭，根據(jù)需求在待測試樣的同側(cè)或?qū)?cè)布置接收探頭的發(fā)射與接收非共線的方式，解決了共線穿透式非線性方法需要粘接發(fā)射晶片，且不能進(jìn)行同側(cè)檢測的問題，并解決了非缺陷非線性易對檢測結(jié)果造成混淆的問題。
文檔編號G01N29/07GK102721747SQ201210190069
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者劉斯明, 周正干, 彭地 申請人:北京航空航天大學(xué)