[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于聲發(fā)射時(shí)間反轉(zhuǎn)的恒力裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410548583.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104483394A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王強(qiáng);葉榮耀;范昕煒;谷小紅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N29/34
• 分類(lèi)號(hào): G01N29/34;G05D15/01
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于聲發(fā)射時(shí)間反轉(zhuǎn)的恒力裝置。

背景技術(shù)

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)屬于無(wú)損檢測(cè)的范疇，可以利用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。源定位技術(shù)是聲發(fā)射技術(shù)研究的核心問(wèn)題之一，其定位的準(zhǔn)確程度反映聲發(fā)射源檢測(cè)位置與真實(shí)位置的符合程度。常見(jiàn)的聲發(fā)射源定位方法有區(qū)域定位和時(shí)差定位。區(qū)域定位的局限性在于只能實(shí)現(xiàn)粗略的定位，不夠精準(zhǔn)；時(shí)差定位相對(duì)較精準(zhǔn)，但需要復(fù)雜的算法運(yùn)算，且易丟失大量的低幅度信號(hào)，定位精度又受到波速、衰減、波形、構(gòu)件形狀等許多易變量的影響。特別是在復(fù)合材料中，由于材料的各向異性，聲波在不同方向上傳播的速度不相同，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

源定位技術(shù)是聲發(fā)射技術(shù)研究的核心問(wèn)題之一，其定位的準(zhǔn)確程度反映聲源檢測(cè)位置與真實(shí)位置的符合程度。目前的聲發(fā)射儀器進(jìn)行定位仍普遍采用傳統(tǒng)的第一次門(mén)檻跨越技術(shù)時(shí)差定位方法，該方法技術(shù)比較成熟，但需要預(yù)先給定聲速或?qū)崪y(cè)聲速。復(fù)合材料本身的不均勻性、各向異性等特點(diǎn)導(dǎo)致聲速傳播的不確定性，使得復(fù)合材料損傷源定位存在著一定的難題。

聲學(xué)中的時(shí)間反轉(zhuǎn)處理引申于光學(xué)中相位共軛法，在線(xiàn)性聲學(xué)和環(huán)境特性保持不變的情況下，根據(jù)聲場(chǎng)互易性和波動(dòng)方程適用性，可以將接受到的信號(hào)通過(guò)先到后發(fā)，后到先發(fā)的順序再次發(fā)射，在被動(dòng)目標(biāo)信號(hào)處理中，可以將回波信號(hào)通過(guò)時(shí)反發(fā)射則信號(hào)會(huì)在目標(biāo)處聚焦，從而加強(qiáng)目標(biāo)回波幅度，實(shí)現(xiàn)定位。運(yùn)用聲發(fā)射時(shí)間反轉(zhuǎn)法對(duì)復(fù)合材料損傷進(jìn)行源定位，可以在不需要傳播介質(zhì)的聲速、尺寸及表面狀態(tài)等先驗(yàn)知識(shí)的前提下，實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射源的精準(zhǔn)定位。

聲發(fā)射時(shí)間反轉(zhuǎn)源定位需要人為的產(chǎn)生一個(gè)沖擊信號(hào)源作為聲發(fā)射源信號(hào)，并且在同一區(qū)域產(chǎn)生的沖擊信號(hào)源具有可重復(fù)性，以充分保證聲發(fā)射時(shí)間反轉(zhuǎn)源定位的精確性。因此，有必要設(shè)計(jì)一種可調(diào)恒力裝置，能產(chǎn)生恒定大小的力，在同一區(qū)域觸發(fā)可重復(fù)性的沖擊信號(hào)源，作為聲發(fā)射時(shí)間反轉(zhuǎn)源定位研究的輸入信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于聲發(fā)射時(shí)間反轉(zhuǎn)的恒力裝置。

本發(fā)明一種基于聲發(fā)射時(shí)間反轉(zhuǎn)的恒力裝置，包括檢測(cè)裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置；

所述的檢測(cè)裝置包括水平儀、固定支架、絲杠、電磁鐵、彈簧、金屬塊、無(wú)線(xiàn)力傳感器和底座；所述的絲杠垂直固定在底座上，固定吊桿通過(guò)螺栓連接到絲杠上，并且通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺栓可以調(diào)節(jié)固定吊桿的高度，所述的固定吊桿為T(mén)型結(jié)構(gòu)，包括一根橫梁和一根垂直桿，所述的固定吊桿的橫梁上設(shè)置有水平儀，所述的電磁鐵為一個(gè)長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，固定設(shè)置在固定吊桿的垂直桿的底部，所述的電磁鐵的底部通過(guò)彈簧固定連接一個(gè)金屬塊，金屬塊底端設(shè)有一個(gè)無(wú)線(xiàn)力傳感器。

所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，包括按鍵輸入裝置、MCU單片機(jī)、A/D模塊、D/A模塊、放大電路和液晶顯示屏；

所述的MCU單片機(jī)的信號(hào)接收端口通過(guò)A/D模塊與無(wú)線(xiàn)力傳感器的信號(hào)輸出端口連接，MCU單片機(jī)的控制信號(hào)輸出端口通過(guò)D/A模塊以及放大電路與電磁鐵連接，MCU單片機(jī)的顯示信號(hào)輸出端口與液晶顯示屏連接，按鍵輸入裝置的信號(hào)輸出端口與MCU單片機(jī)的按鍵信號(hào)輸入端口連接。

本發(fā)明的有益效果在于：能夠通過(guò)按鍵精確設(shè)定初始值,并且在液晶顯示器上直觀顯示,并且數(shù)值精確；本發(fā)明為恒力大小可調(diào)的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低,制造方便,操作簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

圖1是恒力裝置系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是恒力裝置系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置部分的原理圖；

圖3是恒力裝置系統(tǒng)工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

如圖1所示，一種新型的恒力裝置系統(tǒng)，包括檢測(cè)裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，

所述的檢測(cè)裝置包括水平儀1、固定支架2、絲杠3、電磁鐵4、彈簧5、金屬塊6、無(wú)線(xiàn)力傳感器7和底座9；所述的絲杠3垂直固定在底座9上，固定吊桿2通過(guò)螺栓連接到絲杠3上，并且通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺栓可以調(diào)節(jié)固定吊桿2的高度，所述的固定吊桿為T(mén)型結(jié)構(gòu)，包括一根橫梁和一根垂直桿，所述的固定吊桿2的橫梁上設(shè)置有水平儀1，所述的電磁鐵4為一個(gè)長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，固定設(shè)置在固定吊桿2的垂直桿的底部，所述的電磁鐵4的底部通過(guò)彈簧5固定連接一個(gè)金屬塊6，金屬塊6底端設(shè)有一個(gè)無(wú)線(xiàn)力傳感器7。

如圖2所示，所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，包括按鍵輸入裝置、MCU單片機(jī)、A/D模塊、D/A模塊、放大電路和液晶顯示屏；