專利名稱：一種聲、超聲無損檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用聲、超聲傳感器進(jìn)行無損檢測(cè)的方法，特別是涉及一種 利用聲、超聲傳感器對(duì)材料(如粘接材料)性能好壞(如物質(zhì)密度均勻性)的無 損檢測(cè)的方法。 背錄技術(shù)
無損檢測(cè)(nondestructive test)簡(jiǎn)稱NDT,是不破壞和損傷受檢物體，對(duì)它的 性能、質(zhì)量、有無內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)的一種技術(shù)。在現(xiàn)有的無損檢測(cè)方法中，超 聲波檢測(cè)就是無損檢測(cè)的主要方法之一，超聲檢測(cè)(UT)是利用超聲波在被檢測(cè) 材料中傳播時(shí)，材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影 響，通過對(duì)超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化。在超聲波 進(jìn)入物體遇到缺陷時(shí)， 一部分聲波會(huì)產(chǎn)生反射，發(fā)射和接收器通過對(duì)反射波進(jìn)行 分析，來測(cè)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。超聲波檢測(cè)是使用髙頻率、高 定向聲波超聲波在被檢測(cè)材料中傳播時(shí)，材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超 聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對(duì)超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)，來了解被 檢測(cè)材料的性能和結(jié)構(gòu)變化。比如，將超聲波用于對(duì)金屬材料的無損檢測(cè)時(shí)，就 是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，在界面邊緣發(fā) 生反射的特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料缺陷的無損檢測(cè)，其實(shí)，超聲波是幾乎完全不 能通過空氣和金屬接觸的界面，即當(dāng)超聲波由空氣傳向金屬或由金屬傳向空氣時(shí), 差不多99%被這種界面反射回去。因此，當(dāng)超聲波由發(fā)射探頭傳向金屬而遇到缺 陷時(shí)，就被缺陷處的空氣與金屬界面反射回去，結(jié)果超聲波入射的一方就有聲波 反射回來，而在缺陷的另一方由于不能透過超聲波，便會(huì)產(chǎn)生投射面積和缺陷相 近似的"陰影"，利用這種現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)缺陷。超聲波檢測(cè)主要有反射法和穿透法，采用反射法時(shí)，是將超聲波的發(fā)射探頭和接收探頭合并在一起，比如用于對(duì)接合 部位的膠粘層進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，當(dāng)接合部位的膠粘層內(nèi)沒有缺陷時(shí)，超聲波即從接合 部位底面反射回來，當(dāng)接合部位的膠粘層內(nèi)存在缺陷時(shí)，則一部分超聲波遇到缺 陷先被反射回來，出現(xiàn)的信號(hào)要比從接合部位底面反射回來的信號(hào)早，從而可以 判定缺陷的存在。但是，現(xiàn)有技術(shù)的超聲波檢測(cè)方法，由于是通過接受被檢物件 所反射或穿透的超聲波的方式來判別缺陷的存在，很容易受到各種頻率信號(hào)的干 擾，致使檢測(cè)出現(xiàn)偏差，從而影響了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種聲、超聲無損檢測(cè)方法， 是利用聲、超聲傳感器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式，對(duì)被測(cè)材料如復(fù)合 材料的性能好壞進(jìn)行無損檢測(cè)，可以達(dá)到去除干擾信號(hào)即所謂去偽存真的檢測(cè)效 果，使之獲取現(xiàn)有的聲振檢測(cè)所不具備的一切檢測(cè)特性。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種聲、超聲無損檢測(cè)方法， 包括標(biāo)定和實(shí)測(cè)兩個(gè)過程
在標(biāo)定過程是用聲或超聲傳感器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式對(duì)已 知物質(zhì)密度或厚度的被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，聲或超聲傳感器的發(fā)射器由波形發(fā)生器 所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波或脈沖信號(hào)所激勵(lì)而向被測(cè)介質(zhì)發(fā)出聲波或超聲波， 聲或超聲傳感器的接收器的輸出經(jīng)放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過相敏檢波和濾波 后變成一個(gè)包含有與已知的物質(zhì)密度或厚度相對(duì)應(yīng)的聲阻抗率變化和/或傳播速 度變化的相位和幅度特征的電信號(hào)，隨后將這個(gè)信號(hào)分解成X和Y兩個(gè)相互垂直 的分量，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字濾波，相 位旋轉(zhuǎn)，多頻混頻處理，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元處理成與被測(cè)介質(zhì)的已 知物質(zhì)密度或厚度相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后，不斷地改變被測(cè)介質(zhì)的已知物質(zhì)密度或 厚度的大小，重復(fù)上述測(cè)試過程，獲得若千與被測(cè)介質(zhì)的已知物質(zhì)密度或厚度的 大小變化相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將被測(cè)介質(zhì)的物質(zhì)密度或厚度與測(cè)試數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng) 關(guān)系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元中在測(cè)試過程是用聲或超聲傳感器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式對(duì)被 測(cè)介質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，聲或超聲傳感器的發(fā)射器由波形發(fā)生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連 續(xù)波或脈沖信號(hào)所激勵(lì)而向被測(cè)介質(zhì)發(fā)出聲波或超聲波，聲或超聲傳感器的接收 器的輸出經(jīng)放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過相敏檢波和濾波后變成一個(gè)包含有聲阻 抗率變化和/或傳播速度變化的相位和幅度特征的電信號(hào)，隨后將這個(gè)信號(hào)分解成
X和Y兩個(gè)相互垂直的分量，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng), 進(jìn)行數(shù)字濾波，相位旋轉(zhuǎn)，多頻混頻處理，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元處理 成與被測(cè)介質(zhì)的物質(zhì)密度或厚度相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，然后，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將該數(shù) 據(jù)與標(biāo)定過程中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)單元所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，找出相鄰兩數(shù)據(jù)所 對(duì)應(yīng)的物質(zhì)密度或厚度的大小數(shù)值，而后采用線性計(jì)算方法計(jì)算得出被測(cè)介質(zhì)的 物質(zhì)密度或厚度的值，通過對(duì)物質(zhì)密度的分析可以判定被測(cè)介質(zhì)是否存在缺陷以 及缺陷的大小和位置。
所述的波形發(fā)生器所發(fā)出的連續(xù)波信號(hào)為可變正弦或三角波的連續(xù)波。
所述的波形發(fā)生器所發(fā)出的連續(xù)波或脈沖信號(hào)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
所述的聲或超聲傳感器為壓電材料或磁致伸縮材料制作而成的電聲換能器。
所述的聲或超聲傳感器為單探頭電聲換能器。
所述的聲或超聲傳感器為雙探頭電聲換能器。
所述的聲或超聲脈沖的寬度不超過聲波或超聲波在被測(cè)介質(zhì)中從發(fā)射器到 接收器的傳播時(shí)間。
所述的聲或超聲脈沖的寬度小于聲波或超聲波通過被測(cè)介質(zhì)橫截面時(shí)間的 兩倍。
本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，是通過測(cè)定被測(cè)介質(zhì)的聲阻抗率和/ 或聲波、超聲波在被測(cè)介質(zhì)中的傳播速度來測(cè)試出被測(cè)介質(zhì)的密度或厚度，并通 過對(duì)被測(cè)介質(zhì)的密度分析來進(jìn)一步判斷被測(cè)介質(zhì)中是否存在缺陷以及缺陷的大小 和位置。通常被測(cè)介質(zhì)的聲阻抗率以及聲波、超聲波在被測(cè)介質(zhì)中的傳播速度是 與被測(cè)介質(zhì)的密度或厚度成單值關(guān)系的。本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，采用了聲、超聲波檢測(cè)技術(shù)，利用了 聲、超聲波的聲學(xué)特性，當(dāng)聲波、超聲波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，由于兩 種介質(zhì)密度不同，因而在兩種介質(zhì)分界面，其方向傳播會(huì)發(fā)生改變其中一部分 折射入另一種介貭，另一部分被反射回來。同時(shí)，聲波、超聲波在傳播過程中， 由于受介質(zhì)和介質(zhì)中雜質(zhì)的阻礙或吸收，其強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生衰減。因此，當(dāng)聲波、超 聲波在被測(cè)介質(zhì)中傳播時(shí)，被測(cè)介質(zhì)材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)聲波、 超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對(duì)聲波、超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了 解，可以測(cè)出被測(cè)介質(zhì)的材料性能和結(jié)構(gòu)變化。聲波、超聲波的方向性好，頻率 越高，方向性越好，以很窄的波束向介質(zhì)中輻射，易于確定缺陷的位置。
本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，采用了相敏檢波技術(shù)，相敏檢波是一 種從相位信號(hào)獲取幅度信號(hào)的方法，它通常由一個(gè)參考信號(hào)(與輸入信號(hào)同頻) 與輸入信號(hào)作用，從而產(chǎn)生極性可正可負(fù)的幅度信號(hào)輸出，通過監(jiān)測(cè)所得信號(hào)的 相位變化來變成調(diào)頻調(diào)角波，進(jìn)而簡(jiǎn)化解調(diào)的難度。相敏檢波的原理是，如果控 制信號(hào)和輸入信號(hào)相位差在0到90度之間，輸出從最大逐漸減小到零，因此，選 擇控制信號(hào)和干擾信號(hào)相位差90度進(jìn)行檢波,就能在輸出信號(hào)中消除干擾信號(hào)而 保留有用信號(hào)(因?yàn)橛杏眯盘?hào)和干擾信號(hào)之間存在相位差)。
本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，聲或超聲傳感器為壓電材料或磁致伸 縮材料制作而成的電聲換能器，可以是單探頭電聲換能器，也可以是雙探頭電聲 換能器。單探頭電聲換能器，它的發(fā)射器和接收器是裝在一起，發(fā)射器受波形發(fā) 生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波或脈沖信號(hào)所激勵(lì)而產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)射聲波、超聲 波，接收器用于接收聲波、超聲波的反射波，并將接收的反射波的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電 信號(hào)，由于發(fā)射器和接收器成一個(gè)整體，因此，發(fā)射器發(fā)射的聲波、超聲波通常 是朝著被測(cè)介質(zhì)的法線方向。雙探頭電聲換能器，它的發(fā)射器和接收器分開，發(fā) 射器與接收器處在被測(cè)介質(zhì)的同一邊時(shí)，發(fā)射器受波形發(fā)生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置 的連續(xù)波或脈沖信號(hào)所激勵(lì)而產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)射聲波、超聲波，接收器用于接收聲 波、超聲波的反射波，并將接收的反射波的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，由于發(fā)射器和接收器之間存在一定的距離，因此，發(fā)射器發(fā)射的聲波、超聲波通常是朝著與被測(cè) 介質(zhì)的法線方向具有一定的角度；發(fā)射器與接收器處在被測(cè)介質(zhì)的兩邊時(shí)，發(fā)射 器用于發(fā)射聲波、超聲波，接收器用于接收聲波、超聲波穿過介質(zhì)的穿射波，并 將接收的穿射波的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。
本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，聲學(xué)方面的過飽和激勵(lì)，其激發(fā)出的 高次諧波分量可用于材質(zhì)的不連續(xù)檢測(cè)，包括理化性能及厚度尺寸測(cè)量等。
本發(fā)明的有益效果是，由于采用了聲、超聲傳感器(如壓電材料、磁致伸縮 材料等制作而成的電聲換能器)以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式，對(duì)被測(cè)材 料如復(fù)合材料的性能(如粘接)好壞進(jìn)行無損檢測(cè)，并以可變正弦、脈沖或三角 波的連續(xù)波方式激勵(lì)單、雙電聲換能器，采用相敏檢波技術(shù)處理反饋回波的幅度 相位變化，特別是采用不同頻率拾取的信號(hào)通過混頻處理可以達(dá)到去除某些干擾 信號(hào)，即所謂去偽存真的檢測(cè)效果，該方法的應(yīng)用機(jī)理是采用目前先進(jìn)的用于渦 流檢測(cè)的多頻、頻譜分析技術(shù)來處理電聲轉(zhuǎn)換器獲取的信息，使之獲取現(xiàn)有的聲 振檢測(cè)所不具備的一切檢測(cè)特性。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明但本發(fā)明的一種聲、超聲無損 檢測(cè)方法不局限于實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一，本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，是用來檢測(cè)復(fù)合材料(如 膠粘層)性能好壞，包括標(biāo)定和實(shí)測(cè)兩個(gè)過程 在標(biāo)定過程
是用聲或超聲傳感器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式對(duì)已知密度的標(biāo) 定復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)聲或超聲傳感器為壓電材料或磁致伸縮材料制作而成的電 聲換能器本實(shí)施例采用單探頭電聲換能器，單探頭電聲換能器它的發(fā)射器和接 收器是裝在一起，發(fā)射器受波形發(fā)生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波或脈沖信號(hào)所 激勵(lì)而產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)射聲波、超聲波，接收器用于接收聲波、超聲波的反射波， 并將接收的反射波的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，由于發(fā)射器和接收器成一個(gè)整體，因此,發(fā)射器發(fā)射的聲波、超聲波通常是朝著被測(cè)介質(zhì)的法線方向；
聲或超聲傳感器的發(fā)射器由波形發(fā)生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波或脈沖 信號(hào)所激勵(lì)而向標(biāo)定復(fù)合材料發(fā)出聲波或超聲波；波形發(fā)生器所發(fā)出的連續(xù)波或 脈沖信號(hào)為可變正弦、脈沖或三角波的連續(xù)波；波形發(fā)生器所發(fā)出的連續(xù)波或脈 沖信號(hào)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制；聲或超聲脈沖的寬度小于聲波或超聲波通過標(biāo)定 復(fù)合材料橫截面時(shí)間的兩倍；
聲或超聲傳感器的接收器的輸出經(jīng)放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過相敏檢波和 濾波后變成一個(gè)包含有與已知的標(biāo)定復(fù)合材料的密度相對(duì)應(yīng)的聲阻抗率變化和/ 或傳播速度變化的相位和幅度特征的電信號(hào)，隨后將這個(gè)信號(hào)分解成X和Y兩個(gè) 相互垂直的分量；
再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字濾波，相位旋 轉(zhuǎn)，多頻混頻處理，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元處理成與標(biāo)定復(fù)合材料的已 知密度相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；
然后，不斷地改變標(biāo)定復(fù)合材料的已知密度的大小，重復(fù)上述測(cè)試過程，獲 得若干與標(biāo)定復(fù)合材料的已知密度的大小變化相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將標(biāo)定復(fù)合材料 的密度與測(cè)試數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元中；
在測(cè)試過程
是用聲或超聲傳感器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式對(duì)被測(cè)復(fù)合材料 進(jìn)行檢測(cè)；
聲或超聲傳感器的發(fā)射器由波形發(fā)生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波或脈沖 信號(hào)所激勵(lì)而向被測(cè)復(fù)合材料發(fā)出聲波或超聲波；
聲或超聲傳感器的接收器的輸出經(jīng)放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過相敏檢波和 濾波后變成一個(gè)包含有聲阻抗率變化和/或傳播速度變化的相位和幅度特征的電 信號(hào)，隨后將這個(gè)信號(hào)分解成X和Y兩個(gè)相互垂直的分量
再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字濾波，相位旋 轉(zhuǎn)，多頻混頻處理，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元處理成與被測(cè)復(fù)合材料的密度相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)
然后，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將該數(shù)據(jù)與標(biāo)定過程中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)單元所存儲(chǔ) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，找出相鄰兩數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的密度的大小數(shù)值，而后采用線性計(jì)算 方法計(jì)算得出被測(cè)復(fù)合材料的密度的值，通過對(duì)被測(cè)復(fù)合材料的密度的分析可以 判定復(fù)合材料(如膠粘層)是否存在缺陷以及缺陷的大小和位置。
本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，是通過測(cè)定復(fù)合材料的聲阻抗率和/ 或聲波、超聲波在復(fù)合材料中的傳播速度來測(cè)試出復(fù)合材料的密度，并通過對(duì)復(fù) 合材料的密度分析來進(jìn)一步判斷復(fù)合材料中是否存在缺陷以及缺陷的大小和位 置。通常復(fù)合材料的聲阻抗率以及聲波、超聲波在復(fù)合材料中的傳播速度是與復(fù) 合材料的密度成單值關(guān)系的。
本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，采用了聲、超聲波檢測(cè)技術(shù)，利用了 聲、超聲波的聲學(xué)特性，當(dāng)聲波、超聲波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，由于兩 種介質(zhì)密度不同，因而在兩種介質(zhì)分界面，其方向傳播會(huì)發(fā)生改變其中一部分
折射入另一種介質(zhì)，另一部分被反射回來。同時(shí)，聲波、超聲波在傳播過程中， 由于受介質(zhì)和介質(zhì)中雜質(zhì)的阻礙或吸收，其強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生衰減。因此，當(dāng)聲波、超 聲波在復(fù)合材料中傳播時(shí)，復(fù)合材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)聲波、超聲 波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對(duì)聲波、超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了解， 可以測(cè)出復(fù)合材料的材料性能和結(jié)構(gòu)變化。聲波、超聲波的方向性好，頻率越髙， 方向性越好，以很窄的波束向介質(zhì)中輻射，易于確定缺陷的位置。
本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，釆用了相敏檢波技術(shù)，相敏檢波是一 種從相位信號(hào)獲取幅度信號(hào)的方法，它通常由一個(gè)參考信號(hào)(與輸入信號(hào)同頻) 與輸入信號(hào)作用，從而產(chǎn)生極性可正可負(fù)的幅度信號(hào)輸出，通過監(jiān)測(cè)所得信號(hào)的 相位變化來變成調(diào)頻調(diào)角波，進(jìn)而簡(jiǎn)化解調(diào)的難度。相敏檢波的原理是，如果控
制信號(hào)和輸入信號(hào)相位差在0到90度之間，輸出從最大逐漸減小到零，因此，選 擇控制信號(hào)和干擾信號(hào)相位差90度進(jìn)行檢波,就能在輸出信號(hào)中消除干擾信號(hào)而 保留有用信號(hào)(因?yàn)橛杏眯盘?hào)和干擾信號(hào)之間存在相位差)。實(shí)施例二，本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，是用來檢測(cè)塑料的厚度， 包括標(biāo)定和實(shí)測(cè)兩個(gè)過程 在標(biāo)定過程
是用聲或超聲傳感器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式對(duì)已知厚度的標(biāo) 定塑料進(jìn)行檢測(cè)，，聲或超聲傳感器為壓電材料或磁致伸縮材料制作而成的電聲換 能器本實(shí)施例選用雙探頭電聲換能器，雙探頭電聲換能器，它的發(fā)射器和接收 器分開，發(fā)射器與接收器處在被測(cè)介質(zhì)的同一邊時(shí)，發(fā)射器受波形發(fā)生器所發(fā)出 的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波或脈沖信號(hào)所激勵(lì)而產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)射聲波、超聲波，接收器 用于接收聲波、超聲波的反射波，并將接收的反射波的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，由于 發(fā)射器和接收器之間存在一定的距離，因此，發(fā)射器發(fā)射的聲波、超聲波通常是 朝著與被測(cè)介質(zhì)的法線方向具有一定的角度；發(fā)射器與接收器處在被測(cè)介質(zhì)的兩 邊時(shí)，發(fā)射器用于發(fā)射聲波、超聲波，接收器用于接收聲波、超聲波穿過被測(cè)介 質(zhì)的穿射波，并將接收的穿射波的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；
聲或超聲傳感器的發(fā)射器由波形發(fā)生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波信號(hào)所 激勵(lì)而向標(biāo)定塑料發(fā)出聲波或超聲波；波形發(fā)生器所發(fā)出的連續(xù)波或脈沖信號(hào)為 可變正弦、脈沖或三角波的連續(xù)波；波形發(fā)生器所發(fā)出的連續(xù)波或脈沖信號(hào)由計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制聲或超聲脈沖的寬度不超過聲波或超聲波在標(biāo)定塑料中從發(fā) 射器到接收器的傳播時(shí)間；
聲或超聲傳感器的接收器的輸出經(jīng)放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過相敏檢波和 濾波后變成一個(gè)包含有與已知的厚度相對(duì)應(yīng)的聲阻抗率變化和/或傳播速度變化 的相位和幅度特征的電信號(hào)，隨后將這個(gè)信號(hào)分解成X和Y兩個(gè)相互垂直的分量;
再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字濾波，相位旋 轉(zhuǎn)，多頻混頻處理，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元處理成與標(biāo)定塑料的已知厚 度相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；
然后，不斷地改變標(biāo)定塑料的已知厚度的大小，重復(fù)上述測(cè)試過程，獲得若 干與標(biāo)定塑料的已知厚度的大小變化相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將標(biāo)定塑料的厚度與測(cè)試數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元中； 在測(cè)試過程
是用聲或超聲傳感器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式對(duì)被測(cè)塑料進(jìn)行
檢測(cè)；
聲或超聲傳感器的發(fā)射器由波形發(fā)生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波或脈沖 信號(hào)所激勵(lì)而向被測(cè)塑料發(fā)出聲波或超聲波；
聲或超聲傳感器的接收器的輸出經(jīng)放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過相敏檢波和 濾波后變成一個(gè)包含有聲阻抗率變化和/或傳播速度變化的相位和幅度特征的電 信號(hào)，隨后將這個(gè)信號(hào)分解成X和Y兩個(gè)相互垂直的分量
再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字濾波，相位旋 轉(zhuǎn)，多頻混頻處理，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元處理成與被測(cè)塑料的厚度相 關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)
然后，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將該數(shù)據(jù)與標(biāo)定過程中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)單元所存儲(chǔ) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，找出相鄰兩數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的厚度的大小數(shù)值，而后采用線性計(jì)算 方法計(jì)算得出被測(cè)塑料的厚度的值。
上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，但本發(fā) 明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單 修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，其特征在于包括標(biāo)定和實(shí)測(cè)兩個(gè)過程在標(biāo)定過程是用聲或超聲傳感器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式對(duì)已知物質(zhì)密度或厚度的被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，聲或超聲傳感器的發(fā)射器由波形發(fā)生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波或脈沖信號(hào)所激勵(lì)而向被測(cè)介質(zhì)發(fā)出聲波或超聲波，聲或超聲傳感器的接收器的輸出經(jīng)放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過相敏檢波和濾波后變成一個(gè)包含有與已知的物質(zhì)密度或厚度相對(duì)應(yīng)的聲阻抗率變化和/或傳播速度變化的相位和幅度特征的電信號(hào)，隨后將這個(gè)信號(hào)分解成X和Y兩個(gè)相互垂直的分量，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字濾波，相位旋轉(zhuǎn)，多頻混頻處理，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元處理成與被測(cè)介質(zhì)的已知物質(zhì)密度或厚度相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后，不斷地改變被測(cè)介質(zhì)的已知物質(zhì)密度或厚度的大小，重復(fù)上述測(cè)試過程，獲得若干與被測(cè)介質(zhì)的已知物質(zhì)密度或厚度的大小變化相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將被測(cè)介質(zhì)的物質(zhì)密度或厚度與測(cè)試數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元中；在測(cè)試過程是用聲或超聲傳感器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式對(duì)被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，聲或超聲傳感器的發(fā)射器由波形發(fā)生器所發(fā)出的一個(gè)預(yù)置的連續(xù)波或脈沖信號(hào)所激勵(lì)而向被測(cè)介質(zhì)發(fā)出聲波或超聲波，聲或超聲傳感器的接收器的輸出經(jīng)放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過相敏檢波和濾波后變成一個(gè)包含有聲阻抗率變化和/或傳播速度變化的相位和幅度特征的電信號(hào)，隨后將這個(gè)信號(hào)分解成X和Y兩個(gè)相互垂直的分量，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字濾波，相位旋轉(zhuǎn)，多頻混頻處理，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元處理成與被測(cè)介質(zhì)的物質(zhì)密度或厚度相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，然后，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將該數(shù)據(jù)與標(biāo)定過程中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)單元所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，找出相鄰兩數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)密度或厚度的大小數(shù)值，而后采用線性計(jì)算方法計(jì)算得出被測(cè)介質(zhì)的物質(zhì)密度或厚度的值，通過對(duì)物質(zhì)密度的分析可以判定被測(cè)介質(zhì)是否存在缺陷以及缺陷的大小和位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，其特征在于: 所述的波形發(fā)生器所發(fā)出的連續(xù)波信號(hào)為可變正弦或三角波的連續(xù)波。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，其特征在于: 所述的波形發(fā)生器所發(fā)出的連續(xù)波或脈沖信號(hào)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，其特征在于: 所述的聲或超聲傳感器為壓電材料或磁致伸縮材料制作而成的電聲換能 器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，其特征在于: 所述的聲或超聲傳感器為單探頭電聲換能器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，其特征在于: 所述的聲或超聲傳感器為雙探頭電聲換能器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，其特征在于: 所述的聲或超聲脈沖的寬度不超過聲波或超聲波在被測(cè)介質(zhì)中從發(fā)射器到 接收器的傳播時(shí)間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，其特征在于: 所述的聲或超聲脈沖的寬度小于聲波或超聲波通過被測(cè)介質(zhì)橫截面時(shí)間的 兩倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聲、超聲無損檢測(cè)方法，是采用聲、超聲傳感器(如壓電材料、磁致伸縮材料等制作而成的電聲換能器)以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式，對(duì)被測(cè)材料如復(fù)合材料的性能(如粘接)好壞進(jìn)行無損檢測(cè)，并以可變正弦、脈沖或三角波的連續(xù)波方式激勵(lì)單、雙電聲換能器，采用相敏檢波技術(shù)處理反饋回波的幅度相位變化，特別是采用不同頻率拾取的信號(hào)通過混頻處理可以達(dá)到去除某些干擾信號(hào)，即所謂去偽存真的檢測(cè)效果，該方法的應(yīng)用機(jī)理是采用目前先進(jìn)的用于渦流檢測(cè)的多頻、頻譜分析技術(shù)來處理電聲轉(zhuǎn)換器獲取的信息，使之獲取現(xiàn)有的聲振檢測(cè)所不具備的一切檢測(cè)特性。
文檔編號(hào)G01N29/04GK101413926SQ200710009679
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月15日
發(fā)明者何雙起, 朱軍輝, 林俊明, 穎 陳 申請(qǐng)人:航天材料及工藝研究所