[發明專利]使用超聲波平探頭同時測量線粘彈性薄層材料多參數的方法

有效

• 申請號: 201310486437.6
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103616439A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 居冰峰;孫澤青;白小龍;孫安玉;任賾宇;陳劍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N29/09
• 分類號: G01N29/09;G01N29/07;G01N29/11
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

1.一種使用超聲波平探頭同時測量線粘彈性薄層材料多參數的方法，其特征在于方法的步驟如下：

1）將薄層材料(5)放置于參考基體材料(4)表面，并置于盛有水的水槽(6)中，開啟與超聲波平探頭(1)及計算機(9)相連的超聲波發射接收器(8)；

2）控制直線電機(2)運動，使超聲波平探頭(1)位于參考基體材料(4)正上方，測量參考基體材料(4)表面的超聲波回波信號s₀(t)；

3）控制直線電機(2)運動，使超聲波平探頭(1)位于薄層材料(5)伸出參考基體材料(4)表面部分的正上方，即薄層材料(5)上下表面完全浸在水中的部分，測量薄層材料(5)的超聲波回波信號s₁(t)；

4）分別對參考基體材料(4)表面的超聲波回波信號s₀(t)、薄層材料(5)的超聲波回波信號s₁(t)進行低通濾波；

5）建立薄層材料的超聲波回波模型：

S11(ω)=Sin(ω)·R12S12(ω)=Sin(ω)·(1-R122)·R21·exp(j2ωΔt2-2α2ωΔt2)S13(ω)=Sin(ω)·(1-R122)·R213·exp(j4ωΔt2-4α2ωΔt2)........]]>

式中ω為角頻率，S_in(ω)為超聲入射波的頻域表示，S₁₁(ω)為接收到的第一個超聲波回波即來自薄層材料上表面回波的頻域表示，S₁₂(ω)為接收到的第二個超聲波回波即來自薄層材料下表面回波的頻域表示，S₁₃(ω)為接收到的第三個超聲波回波即經薄層材料下表面二次反射的回波的頻域表示，R₂₁=-R₁₂=(Z₁-Z₂)/(Z₂+Z₁)為水與薄層材料分界面上的反射系數，Z₁為水的聲阻抗，Z₂為薄層材料的聲阻抗，Δt₂為超聲波自薄層材料上表面傳播到薄層材料下表面所需的時間即渡越時間，α₂為薄層材料中超聲信號衰減系數，j為虛數單位，exp()為以自然對數e為底的指數函數；

6）根據步驟5)中描述的薄層材料超聲波回波模型，對薄層材料(5)的超聲波回波信號s₁(t)中來自薄層材料上表面的回波s₁₁(t)進行最佳估計以得到聲阻抗的最優測量值Z_m2，并將聲阻抗等于Z_m2時對應的來自薄層材料上表面的回波s₁₁(t)從薄層材料(5)的超聲波回波信號s₁(t)中減去；

7）根據步驟5)中描述的薄層材料超聲波回波模型以及步驟6)中測得的聲阻抗的最優測量值Z_m2，對薄層材料(5)的超聲波回波信號s₁(t)中來自線粘彈性薄層材料下表面的回波s₁₂(t)進行最佳估計以得到渡越時間的最優測量值Δt_m2和衰減系數的最優測量值α_m2。