專利名稱：一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用聲、超聲探頭進(jìn)行無(wú)損^測(cè)的裝置，特別是涉及一 種利用聲、超聲探頭對(duì)材料(如粘接材料)性能好壞(如物質(zhì)密度均勻性)的無(wú) 損檢測(cè)的裝置。
技術(shù)背景無(wú)損檢測(cè)(nondcstructive te鍵)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(wú)內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢糊的一種技術(shù)，無(wú)損檢測(cè)裝置是實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè) 的設(shè)備。在現(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)方法中，超聲波t^測(cè)是無(wú)損檢瀾的主要方法之一，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(guò)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(guò)對(duì)反射波進(jìn)行分析，來(lái)淵量材料的厚度、來(lái)發(fā)現(xiàn)觼藏的內(nèi) 部缺陷，或來(lái)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)是使用高頻率、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(guò)對(duì)超聲波 受影響程度和狀況的探測(cè)，來(lái)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(wú)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料缺降的無(wú) 損檢測(cè)，其實(shí)，超聲波是幾乎完全不能通過(guò)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(lái)，而在缺陷的另一方由于不能透 過(guò)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)行檢淵時(shí)，當(dāng)接合部位 的膠粘層內(nèi)沒(méi)有缺陷時(shí)，超聲波即從接合部位底面反射回來(lái)，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(lái)，出現(xiàn)的信號(hào)要比從接 合部位底面反射回來(lái)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)裝置在實(shí)現(xiàn)超聲波檢測(cè)時(shí)，由于是通過(guò)接受被檢物件所反射或穿透的超 聲波的方式來(lái)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。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種聲、超聲無(wú)揭檢測(cè)裝 置，采用聲、超聲探頭以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式，對(duì)被淵材料如復(fù)合 材料的性能好壞進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，通過(guò)相敏檢波器的相敏檢波濾波，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。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)通所采用的技術(shù)方案是 一種聲、超聲無(wú)報(bào)檢糖裝 置，包括一由壓電材料或磁致伸縮材料制作面成的電聲換能器，包含有發(fā)射暴和接收 器，發(fā)射器受激勵(lì)后向被瀾介質(zhì)發(fā)射聲波、超聲波，接收器接收聲波、超聲被通: 過(guò)被測(cè)介質(zhì)后的回波；一波形發(fā)生器，向電聲換能器發(fā)送可變正弦、脈沖或三角波；一前置放大增益控制器，將輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理；一相敏檢波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，輸出具有X/Y分量的二維信 息的信號(hào)；一A/D轉(zhuǎn)換器，將輸入信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換一計(jì)艦處理系統(tǒng)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、處理、分析，并輸出控制信號(hào)； 波形發(fā)生器的輸入接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，后者向前者輸出控制信號(hào)使前者產(chǎn)生對(duì)
應(yīng)的波形串；波形發(fā)生器的輸出分別接至電聲換能器和相敏檢波器，波形發(fā)生器 向電聲換能器輸出激勵(lì)信號(hào)，向相敏檢波器輸出比較信號(hào)；電聲換能器的發(fā)射器 受激勵(lì)后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的振動(dòng)而向直接接觸耦合或親合劑耦合的被測(cè)介質(zhì)發(fā)射聲波、 超聲波，接收器接收聲波、超聲波通過(guò)被測(cè)介質(zhì)后的回波并將回波的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為 電信號(hào)輸出給前置放大增益控制器前置放大增益控制審的輸出接至相敏檢波器 的輸入，將電聲換能器輸給的信號(hào)加以放大后輸出給相敏檢波器相敏檢波器的 輸出接至A/D轉(zhuǎn)換器，相敏檢波器對(duì)前置放大增益控制器的輸出信號(hào)進(jìn)行相敏檢 波處理，得出具有X/Y分量的二維信息的信號(hào)輸給A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的輸 出接至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng) 的控制信號(hào)輸出分別接至電聲換能器、前置放大增益控制器、相敏檢波器、A/D 轉(zhuǎn)換器的控制端。所述的電聲換能器為單探頭結(jié)構(gòu)，發(fā)射器和接收器裝在一個(gè)探頭中。 所述的電聲換能器為雙探頭結(jié)構(gòu)，發(fā)射器和接收器分別裝在二個(gè)探頭中。 本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢瀾裝置，可以通過(guò)測(cè)定被瀕介質(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(lái)獮試出被測(cè)介質(zhì)的密度或厚度， 并通過(guò)對(duì)被測(cè)介質(zhì)的密度分析來(lái)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。本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢擁裝置，采用電聲換能器實(shí)現(xiàn)聲、超聲波 檢測(cè)，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(lái)。同時(shí)，聲波、超聲波在傳 播過(guò)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、超聲波在被淵介質(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(guò)對(duì)聲波、超聲波受影響程度和狀 況的探測(cè)了解，可以獮出被測(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)中轆射，易于確定缺陷的位 置。其中，聲或超聲脈沖的寬度不超過(guò)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；或者是，聲或超聲脈沖的寬度小于聲波或超聲波通過(guò)被測(cè)介質(zhì) 橫截面時(shí)間的兩倍。本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢剿裝置，采用相敏檢波器對(duì)電聲換能器接 收的回波進(jìn)行相敏檢波濾波處理，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(guò)監(jiān)測(cè)所得信號(hào)的相位變化來(lái)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)。本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，電聲換能器采用單探頭結(jié)構(gòu)時(shí)， 發(fā)射器和接收器是裝在同一個(gè)探頭中，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H著被測(cè)介質(zhì)的法線方向。 電聲換能器采用雙探頭結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)射器和接收器分分別裝在二個(gè)探頭中，二個(gè)探 頭可以放在被測(cè)介質(zhì)截面的同一邊，也可以放在被測(cè)介質(zhì)截面的兩邊，當(dāng)發(fā)射器 與接收器處在被測(cè)介質(zhì)截面的同一邊時(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當(dāng)發(fā)射器與接收器處在被測(cè)介質(zhì)截面的兩邊時(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(guò)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)。
本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，聲學(xué)方面的過(guò)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溯量等。
本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，進(jìn)行聲、超聲無(wú)損檢測(cè)時(shí)，包括 標(biāo)定和實(shí)測(cè)兩個(gè)過(guò)程
在標(biāo)定過(guò)程是用電聲換能器以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式對(duì)己知物 質(zhì)密度或厚度的被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行檢淵，電聲換能器的發(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)而向被淵介質(zhì)發(fā)出聲波或超聲波，電聲換能 器的接收器的輸出經(jīng)前置放大增益控制器放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過(guò)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(guò)程，獲得若千與被測(cè)介質(zhì)的已知物貭密度或 厚度的大小變化相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將被淵介質(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(guò)程是用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)介 質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，電聲換能器的發(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，電聲換能器的接收器的輸出經(jīng)前 置放大增益控制器放大后送入相敏檢波器，經(jīng)過(guò)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),系統(tǒng)中， 將該數(shù)據(jù)與標(biāo)定過(guò)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(guò)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。
本實(shí)用新型的有益效果是，由于采用了一由壓電材料或磁致伸縮材料帝排而 成的電聲換能器、 一波形發(fā)生器、 一前置放大增益控制器、 一相敏檢波器、一A/D 轉(zhuǎn)換器、 一計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，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(wú)損檢測(cè)，波形發(fā)生器以可變正弦、脈沖或三角波的連續(xù)波方式激勵(lì)單、雙探頭 結(jié)構(gòu)的電聲換能器，相敏檢波器采用相敏檢波技術(shù)來(lái)處理反餓回波的幅度相位變 化，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)則針對(duì)不同頻率拾取的信號(hào)通過(guò)混頻處理方式來(lái)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g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(lái)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)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；但本實(shí)用新型的一 種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置不局限于實(shí)施例。

圖l是本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式

參見(jiàn)附圖所示，本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢翻裝置，包括 一由壓電材料或磁致伸縮材料制作而成的電聲換能器1，包含有發(fā)射器和接
收器，發(fā)射器受激勵(lì)后向被測(cè)介質(zhì)發(fā)射聲波、超聲波，接收器接收聲波、超聲波
通過(guò)被測(cè)介質(zhì)后的回波；
一波形發(fā)生器2，向電聲換能器l發(fā)送可變正弦、脈沖或三角波； 一前置放大增益控制器3，將輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理；
—相敏檢波器4，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，輸出具有X/Y分量的二維 信息的信號(hào)；
一A/D轉(zhuǎn)換器5，將輸入信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；
一計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)6，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、處理、分析，并輸出控制信號(hào)；
波形發(fā)生器1的輸入接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6,后者向前者輸出控制信號(hào)使前者產(chǎn) 生對(duì)應(yīng)的波形串；波形發(fā)生器1的輸出分別接至電聲換能器2和相敏檢波器4， 波形發(fā)生器1向電聲換能器2輸出激勵(lì)信號(hào)，向相敏檢波器4輸出比較信號(hào)電 聲換能器2的發(fā)射器受激勵(lì)后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的振動(dòng)而向直接接觸耦合或耦合劑耦合的 被測(cè)介質(zhì)發(fā)射聲波、超聲波，接收器接收聲波、超聲波通過(guò)被測(cè)介質(zhì)后的回波并 將回波的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給前置放大增益控制器3;前置放大增益控制器3 的輸出接至相敏檢波器4的輸入，將電聲換能器2輸給的信號(hào)加以放大后輸出給 相敏檢波器4;相敏檢波器4的輸出接至A/D轉(zhuǎn)換器5,相敏檢波器4對(duì)前置放大 增益控制器3的輸出信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，得出具有X/Y分量的二維信息的信 號(hào)輸給A/D轉(zhuǎn)換器5; A/D轉(zhuǎn)換器5的輸出接至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)6，計(jì)算機(jī)處理系 統(tǒng)6對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)6的控制信號(hào)輸出分別接至電聲換能 器2、前置放大增益控制器3、相敏檢波器4、 A/D轉(zhuǎn)換器5的控制端。
本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，可以通過(guò)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(lái)測(cè)試出被測(cè)介質(zhì)的密度或厚度， 并通過(guò)對(duì)被測(cè)介質(zhì)的密度分析來(lái)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。
本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，采用電聲換能器2實(shí)現(xiàn)聲、超聲 波檢測(cè)，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，其方向傳攉會(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(lái)。同時(shí)，聲波、超聲波 在傳播過(guò)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(guò)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。其中，聲或超聲脈沖的寬度不超過(guò)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)間或者是，聲或超聲脈沖的寬度小于聲波或超聲波通過(guò)被測(cè) 介質(zhì)橫截面時(shí)間的兩倍。
本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢溯裝置，采用相敏檢波器4對(duì)電聲換能器 2接收的回波進(jìn)行相敏檢波濾波處理，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(guò)監(jiān)測(cè)所得信號(hào)的相位變化來(lái)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)。
本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢淵裝置，電聲換能器2可以為單探頭結(jié)構(gòu)， 發(fā)射器和接收器裝在一個(gè)探頭中；也可以為雙探頭結(jié)構(gòu)，發(fā)射器和接收器分別裝 在二個(gè)探頭中。電聲換能器2采用單探頭結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)射器和接收器是裝在同一個(gè) 探頭中，發(fā)射器受波形發(fā)生器1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。電聲換能器2采用雙探 頭結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)射器和接收器分分別裝在二個(gè)探頭中，二個(gè)探頭可以放在被測(cè)介質(zhì) 截面的同一邊，也可以放在被測(cè)介質(zhì)截面的兩邊，當(dāng)發(fā)射器與接收器處在被測(cè)介 質(zhì)截面的同一邊時(shí)，發(fā)射器受波形發(fā)生器1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淵介質(zhì)的法線方向具 有一定的角度當(dāng)發(fā)射器與接收器處在被淵介質(zhì)截面的兩邊時(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(guò)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)。本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢瀾裝置，可以用來(lái)檢測(cè)復(fù)合材料(如膠粘 層)性能好壞，檢測(cè)時(shí)，包括標(biāo)定和實(shí)測(cè)兩個(gè)過(guò)程在標(biāo)定過(guò)程是用電聲換能器2以直接接觸耦合或耬合劑賴合的方式對(duì)已知 密度的標(biāo)定復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，電聲換能器2的發(fā)射器由波形發(fā)生器1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，電聲換能 器2的接收器的輸出經(jīng)前置放大增益控制器3放大后送入相敏檢波器4，經(jīng)過(guò)相敏檢波和濾波后變成一個(gè)包含有與已知的密度相對(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i,再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器5的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)6，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)6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)合材料的巳知密度 的大小，重復(fù)上述測(cè)試過(guò)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(guò)程是用電聲換能器2以直接接觸耦合或賴合劑耦合的方式對(duì)被測(cè) 復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，電聲換能器2的發(fā)射器由波形發(fā)生器1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，電聲換能器2的 接收器的輸出經(jīng)前置放大增益控制器3放大后送入相敏檢波器4,經(jīng)過(guò)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5 的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)6，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)6的數(shù)據(jù)處理單元處理成與被糊復(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)6中，將該數(shù)據(jù)與標(biāo)定過(guò)程中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6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(guò)對(duì)密度的分析可以判定被測(cè)復(fù)合材 料是否存在缺陷以及缺陷的大小和位置。本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢瀾裝置，可以用來(lái)檢溯塑料的厚度，檢測(cè) 時(shí)，包括標(biāo)定和實(shí)測(cè)兩個(gè)過(guò)程在標(biāo)定過(guò)程是用電聲換能器2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)，電聲換能器2的發(fā)射器由波形發(fā)生器1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)而向被淵介質(zhì)發(fā)出聲波或超聲波，電聲換能器2 的接收器的輸出經(jīng)前置放大增益控制器3放大后送入相敏檢波器4,經(jīng)過(guò)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5的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)6，進(jìn)行數(shù)宇濾波， 相位旋轉(zhuǎn)，多頻混頻處理，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6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(guò)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(guò)程是用電聲換能器2以直接接觸耦合或耦合劑耦合的方式Xltt測(cè) 塑料進(jìn)行檢測(cè)，電聲換能器2的發(fā)射器由波形發(fā)生器1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，電聲換能器2的接收器的 輸出經(jīng)前置放大埔益控制器3放大后送入相敏檢波器4,經(jīng)過(guò)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5的 轉(zhuǎn)換 后，送計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)6，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)6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)6中，將該數(shù)據(jù)與標(biāo)定過(guò)程中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6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(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，但 本實(shí)用新型并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(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，均落入本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，其特征在于包括一由壓電材料或磁致伸縮材料制作而成的電聲換能器，包含有發(fā)射器和接收器，發(fā)射器受激勵(lì)后向被測(cè)介質(zhì)發(fā)射聲波、超聲波，接收器接收聲波、超聲波通過(guò)被測(cè)介質(zhì)后的回波；一波形發(fā)生器，向電聲換能器發(fā)送可變正弦、脈沖或三角波；一前置放大增益控制器，將輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理；一相敏檢波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，輸出具有X/Y分量的二維信息的信號(hào)；一A/D轉(zhuǎn)換器，將輸入信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；一計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、處理、分析，并輸出控制信號(hào)；波形發(fā)生器的輸入接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，后者向前者輸出控制信號(hào)使前者產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的波形串；波形發(fā)生器的輸出分別接至電聲換能器和相敏檢波器，波形發(fā)生器向電聲換能器輸出激勵(lì)信號(hào)，向相敏檢波器輸出比較信號(hào)；電聲換能器的發(fā)射器受激勵(lì)后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的振動(dòng)而向直接接觸耦合或耦合劑耦合的被測(cè)介質(zhì)發(fā)射聲波、超聲波，接收器接收聲波、超聲波通過(guò)被測(cè)介質(zhì)后的回波并將回波的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給前置放大增益控制器；前置放大增益控制器的輸出接至相敏檢波器的輸入，將電聲換能器輸給的信號(hào)加以放大后輸出給相敏檢波器；相敏檢波器的輸出接至A/D轉(zhuǎn)換器，相敏檢波器對(duì)前置放大增益控制器的輸出信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，得出具有X/Y分量的二維信息的信號(hào)輸給A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器的輸出接至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的控制信號(hào)輸出分別接至電聲換能器、前置放大增益控制器、相敏檢波器、A/D轉(zhuǎn)換器的控制端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝覽，其特征在于 所述的電聲換能器為單探頭結(jié)構(gòu)，發(fā)射器和接收器裝在一個(gè)探頭中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，其特征在于-所述的電聲換能器為雙探頭結(jié)構(gòu)，發(fā)射器和接收器分別裝在二個(gè)探頭中。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種聲、超聲無(wú)損檢測(cè)裝置，包括一電聲換能器、一波形發(fā)生器、一前置放大增益控制器、一相敏檢波器、一A/D轉(zhuǎn)換器、一計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，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(wú)損檢測(cè)，波形發(fā)生器以可變正弦、脈沖或三角波的連續(xù)波方式激勵(lì)單、雙探頭結(jié)構(gòu)的電聲換能器，相敏檢波器采用相敏檢波技術(shù)來(lái)處理反饋回波的幅度相位變化，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)則針對(duì)不同頻率拾取的信號(hào)通過(guò)混頻處理方式來(lái)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(lái)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)G01N29/04GK201051092SQ20072000741
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者林俊明 申請(qǐng)人:林俊明