[發明專利]一種基于電磁超聲接收換能器的Lamb波模式控制的板材無損檢測方法

無效

• 申請號: 201310259909.4
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103323531A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 翟國富;宮佳鵬;蔣韜;劉博;李智超;王亞坤;李鵬展
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明屬于變換器控制技術領域。

技術背景

目前在采用電磁超聲檢測方法可以實現非接觸型超聲無損檢測，Lamb波沿傳播路徑衰減小、檢測范圍大、靈敏度高，可實現對板材高效率、無盲區檢測，已經成為廣受關注的無損檢測方式之一。采用電磁超聲換能器可方便在板中激發產生Lamb波，與其它類型超聲波不同，Lamb波具有多模式特性，這種特性會對超聲檢測帶來負面影響。若多個模式的Lamb波同時在板材中傳播，使接收到的時域信號存在多個包絡，并且不同模式遇到缺陷或者邊界會發生相互模式轉換，導致接收到的信號十分的復雜以致難以分辨從而導致檢測失敗。對于電磁超聲Lamb波的多模式在無損檢測中的不利影響，目前國內外還未明確地提出Lamb波模式控制方法。

發明內容

本發明為了解決由于電磁超聲Lamb波的多模式特性導致回波信號復雜、無法實現對板材進行無損檢測的問題，提出了一種基于電磁超聲接收換能器的Lamb波模式控制的板材無損檢測方法。

一種基于電磁超聲接收換能器的Lamb波模式控制的板材無損檢測方法，它由以下步驟實現：

步驟一：根據待測板材的厚度、超聲波在待測板材中的縱波速度和超聲波在待測板材中的橫波速度獲得待測板材中的群速度曲線和相速度曲線；

步驟二：設計激發脈沖電流頻率為f，脈沖周期數為m；

步驟三：根據脈沖電流的頻率f和待測板材的厚度d，計算得到頻厚積f′，其中f′＝f×d；

步驟四：根據步驟三得到的頻厚積f′和步驟一得到的群速度曲線確定待測板材中產生的Lamb波模式，所述Lamb波模式包括A₀到A₃模式和S₀到S₃模式；

步驟五：根據步驟三得到的頻厚積f′和步驟一所得到的相速度曲線，可得到步驟四所確定的待測試件中激發產生的各模式Lamb波的相速度c_p，根據公式計算得到各模式的波長λ，定義各模式波長中的最大值為λ_max、最小值為λ_min；

步驟六：采用有限元方法對電磁超聲Lamb波的發射和接收全過程建模，模型包括待測試件模型、電磁超聲Lamb波發射換能器單根導線模型、第一永磁鐵模型、空氣場模型、電磁超聲Lamb波接收換能器單根導線模型和第二永磁鐵模型，

待測試件模型1、電磁超聲Lamb波發射換能器單根導線模型2、第一永磁鐵模型3、電磁超聲Lamb波接收換能器單根導線模型5和第二永磁鐵模型6設置在空氣場模型4內，

電磁超聲Lamb波發射換能器單根導線模型2位于待測試件模型1和第一永磁鐵模型3之間，電磁超聲Lamb波接收換能器單根導線模型5位于待測試件模型1和第二永磁鐵模型6之間，電磁超聲Lamb波發射換能器單根導線模型2和電磁超聲Lamb波接收換能器單根導線模型5位于同一平面且平行設置；

步驟七：在電磁超聲Lamb波發射換能器單根導線通入頻率為f的脈沖電流，計算電磁超聲Lamb波接收換能器單根導線中接收到的當前的電壓信號v(t)和電壓信號峰值；

步驟八：確定電磁超聲接收換能器曲折線圈7的根數n；