[發明專利]一種液浸高頻超聲換能器聲場測量方法

無效

• 申請號: 201110360349.2
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102506992A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 徐春廣;肖定國;孔濤;周世圓;郝娟;趙新玉;潘勤學
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明提供的是一種新的測量無損檢測用高頻超聲換能器聲束橫向分布的反射式方法。

二、技術背景

高頻超聲換能器廣泛應用于超聲無損檢測領域，為了提高缺陷的檢測精度，對于超聲換能器聲場分布的分析方法有更高的要求。幾十年來也提出來很多分析測量方法，如微換能器法，鋼球發射法，光彈成像等等。但是這些方法并不能滿足所有的需求，不是因為這些系統過于復雜昂貴就是因為測量精度較差。如今水聽器被公認為一種測量聲場的標準型方法，但是水聽器測量也存在很多問題，首先水聽器最大的缺點是其角度敏感性，由于其敏感元件的方向性使得大部分水聽器都對方向有很高要求，如果測量非軸向聲場分布時受水聽器角度影響更大。其次，水聽器的高頻響應(15MHz以上)通常依賴于敏感元件的幾何尺寸，而且水聽器表面會產生微小氣泡影響測量精度。第三，水聽器不僅價格昂貴而且由于其敏感元件比較薄脆(尤其PVDF材質)，保存和使用時必須非常小心。直邊反射法在大部分情況下可以替代水聽器實現聲束測量，值得說明的是，對于超高頻換能器(50MHz以上)，由于頻率響應的限制可用的水聽器很少；而直邊反射法從理論上分析，其響應只依賴于發射換能器頻率響應特性，只需要制做邊緣刃性更高的直邊試塊，便可以實現超高頻換能器的聲束尺寸測量。

三、發明內容

本發明的目的是為了提供一種新的方法測量高頻換能器聲場的分布。不同于點反射或線反射，本發明利用實驗測定的刃邊分布的線響應函數以及阿貝爾逆變換來確定超聲換能器橫向聲束分布情況。該方法基本過程是利用超聲掃描系統帶動超聲換能器垂直于聲束軸掃描一個試塊刃邊，從而獲得該刃邊的超聲圖像以及進一步得到其線響應函數。然后利用阿貝爾逆變換計算出橫向聲束分布。

四、附圖說明

圖1是理想聲線階躍邊反射模型；

圖2是有限寬度聲束階躍邊反射模型；

圖3是二維分布于線響應的關系；

圖4是邊緣分布測量實驗設置；

五、具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明作更詳細的描述：

結合圖1，所示為如果換能器的聲束無限窄，理想情況為一條聲線，則該聲線在一個階躍直邊上的垂直掃描反射響應也為一個階躍響應u(x)；

結合圖2，所示為實際超聲換能器的發射聲束為有限寬度聲束，其在一個階躍直邊上的垂直掃描反射響應并不是一個階躍響應而是斜邊分布，記作邊緣響應e(x)。由于聲束的橫截面是一個二維非均勻分布，在遠場區聲束截面中心聲壓最大，隨著離軸距離增加而迅速衰減，這個特點就造成了邊緣響應曲線在其過渡區呈現不同的斜率特性，這個斜率特性直接反應了聲束分布特性。

邊緣響應的斜率特性，在此稱作線響應l(x)，邊緣響應與線響應的數學關系為：

e(x)=∫-∞xl(x)dx---(1)]]>

可以記作如下形式：

l(x)=de(x)dx---(2)]]>