[發(fā)明專利]一種各向同性塊體材料瑞利波非接觸式波速提取的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110427881.1
• 申請(qǐng)日: 2011-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN102539541A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何存富;呂炎;宋國(guó)榮;柳艷麗;高忠陽(yáng);吳斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/36
• 分類號(hào): G01N29/36
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種各向同性塊體材料瑞利波非接觸式波速提取的方法，其特征在于該方法按照如下步驟進(jìn)行：

步驟1)：確立波速提取的公式；

在波速提取的過(guò)程中，依據(jù)V(z)曲線理論，根據(jù)如下公式進(jìn)行波速的計(jì)算：

vSAW=vw·[1-(1-vw2·f·Vz)2]-1/2]]>

其中：Vz為V(z)曲線振蕩周期，v_w為水的超聲波波速，f為換能器的激勵(lì)頻率，v_SAW為材料的表面波波速；

步驟2)：搭建測(cè)試系統(tǒng)；

該測(cè)試系統(tǒng)包括：試樣(1)、水槽與水(2)、換能器(3)、移動(dòng)平臺(tái)(4)、脈沖激勵(lì)/接收儀(5)、示波器(6)、GPIB總線(7)、PXI總控制系統(tǒng)(8)、移動(dòng)伺服馬達(dá)(9)、旋轉(zhuǎn)軸(10)；其中，在移動(dòng)平臺(tái)(4)下面安裝換能器(3)，換能器(3)與脈沖激勵(lì)/接收儀(5)相連，脈沖激勵(lì)/接收儀(5)與示波器(6)相連，示波器(6)通過(guò)GPIB總線(7)與PXI總控制系統(tǒng)(8)相連，PXI總控制系統(tǒng)(8)與移動(dòng)伺服馬達(dá)(9)相連，同時(shí)PXI總控制系統(tǒng)(8)與旋轉(zhuǎn)軸(10)相連；

步驟3)：聚焦面數(shù)據(jù)采集；

將試樣置于換能器的聚焦面，脈沖激勵(lì)/接收儀(5)在發(fā)出一個(gè)10-200MHz的脈沖后轉(zhuǎn)換為接收狀態(tài)，當(dāng)接收到反射信號(hào)后，將信號(hào)傳輸進(jìn)示波器(6)，示波器的采樣頻率為f_S，f_S為0.5-5GHz，采樣點(diǎn)數(shù)為N_s；經(jīng)過(guò)示波器的低通濾波后，通過(guò)GPIB總線(7)存儲(chǔ)進(jìn)PXI總控制系統(tǒng)(8)；

步驟4)：散焦測(cè)量；

將換能器垂直向下移動(dòng)一個(gè)距離Vz₀，Vz₀的取值范圍為1-50μm，待移動(dòng)完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采樣頻率為f_S，采樣點(diǎn)數(shù)為N_s；采集結(jié)束后再將換能器垂直向下移動(dòng)Vz₀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如此重復(fù)采集，共移動(dòng)距離z，z的取值范圍為2-20mm，得到M組電壓數(shù)據(jù)；

步驟5)：時(shí)域傅里葉變換；

將所有數(shù)據(jù)沿散焦距離排列好，對(duì)測(cè)得的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域傅里葉變換；

步驟6)：空間傅里葉變換

對(duì)時(shí)域傅里葉變換的結(jié)果再進(jìn)行沿散焦距離方向的空間傅里葉變換，將散焦距離z變換至z^-1域；

步驟7)：模態(tài)追蹤

對(duì)空間頻率z^-1域內(nèi)的峰值進(jìn)行追蹤，找出該頻率段連續(xù)的Vz值；

步驟8)：波速提取

將水的波速、每一個(gè)峰值對(duì)應(yīng)的頻率f與Vz代入步驟1)中所示公式，即得到連續(xù)的表面波波速v_SAW。