[發明專利]一種基于后退波的固體板厚度測量裝置及其方法

有效

• 申請號: 201910349200.0
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN109974639B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 胡中韜;廉國選;王小民;毛捷;吳樵;莊澤宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

1.一種基于后退波的固體板厚度測量裝置，其特征在于，該裝置置于固體板(1)上，該裝置具體包括：第一楔塊(2)、第二楔塊(4)、發射換能器(5)和接收換能器(3)；

第一楔塊(2)與第二楔塊(4)相對放置，且二者的斜面相對；第二楔塊(4)的斜面上放置發射換能器(5)，用于以固定的入射角發射窄脈沖超聲波，并入射到固體板(1)中，形成具有相同的后退波激勵點的相速度范圍的前進波和后退波；第一楔塊(2)的斜面上放置接收換能器(3)，用于接收上述后退波激勵點的相速度范圍的后退波；

該裝置還包括：數據處理模塊，用于根據接收的后退波激勵點的相速度范圍的后退波，計算固體板的厚度。

2.根據權利要求1所述的基于后退波的固體板厚度測量裝置，其特征在于，所述數據處理模塊具體包括：

接收單元，用于接收接收換能器(3)所接收的后退波激勵點的相速度范圍的后退波；

處理單元，用于根據后退波激勵點的相速度范圍，獲取與其對應的頻厚積；

計算單元，用于根據后退波激勵點的相速度范圍的后退波的頻率峰值和頻厚積，計算固體板的厚度。

3.根據權利要求2所述的基于后退波的固體板厚度測量裝置，其特征在于，所述數據處理模塊還包括：數據處理單元，用于根據等間距移動接收換能器(3)獲得不同的測試點的后退波的頻率峰值和頻厚積，計算不同測試點的固體板(1)的厚度，再求和、取平均，獲得平均后的固體板的厚度。

4.根據權利要求1所述的基于后退波的固體板厚度測量裝置，其特征在于，所述第一楔塊(2)的斜面與固體板(1)之間夾角θ為：

其中，C_x為第一楔塊的縱波速度；C_p為后退波的相速度；

第二楔塊(4)的斜面與固體板(1)之間的夾角θ₁為：

其中，C_x1為第二楔塊的縱波速度；C_p為后退波的相速度；

第二楔塊(4)的斜面與固體板(1)之間的夾角θ₁與第一楔塊(2)的斜面與固體板(1)之間夾角θ相同。

5.根據權利要求1或4所述的基于后退波的固體板厚度測量裝置，其特征在于，所述入射角、第二楔塊的斜面與固體板之間的夾角θ₁、第一楔塊的斜面與固體板之間夾角θ三者相同。

6.一種基于權利要求1-5中任一所述的基于后退波的固體板厚度測量裝置的方法，其特征在于，該方法包括：

發射換能器以固定的入射角發射窄脈沖超聲波，入射到固體板(1)中，同時形成具有相同的后退波激勵點的相速度范圍的前進波和后退波；

在聲源激勵的反方向，接收換能器探測并接收后退波激勵點的相速度范圍的后退波，得到后退波激勵點的相速度范圍的后退波的頻率峰值，再根據頻厚積，計算固體板的厚度。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述后退波激勵點的相速度范圍，具體包括：

分別獲得固體板的相速度頻散曲線和群速度頻散曲線；

根據獲得的固體板的群速度頻散曲線，選取該曲線中的群速度小于0所對應的頻厚積的區域，作為后退波的頻厚積范圍；

在獲得的后退波的頻厚積范圍內，任選一個頻厚積，在固體板的相速度頻散曲線中，選取該頻厚積對應的相速度，該相速度值作為后退波激勵點，即后退波激勵點的相速度，獲得后退波激勵點的相速度范圍。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述分別獲得固體板的相速度頻散曲線和群速度頻散曲線，具體包括：

根據選定板材料的縱波速度Cl，通過瑞利-蘭姆方程，獲得固體板的相速度頻散曲線；

根據選定固體板材料的橫波速度Cs，通過瑞利-蘭姆方程，獲得固體板的群速度頻散曲線。