[發(fā)明專利]一種聲發(fā)射傳感器的幅頻特性的測(cè)試系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910568305.5
• 申請(qǐng)日: 2019-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110118829A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付濤;田昕;梁曉輝;溫茂萍;周紅萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號(hào): G01N29/14
• 分類號(hào): G01N29/14;G01N29/22
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 郭會(huì)

本發(fā)明公開(kāi)了一種聲發(fā)射傳感器的幅頻特性的測(cè)試系統(tǒng)，包括：掃頻激勵(lì)源、彈性波激勵(lì)器、楔形體結(jié)構(gòu)、聲發(fā)射傳感器及聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)，楔形體結(jié)構(gòu)采用與待測(cè)損傷固體相同的材料制成，掃頻激勵(lì)源與彈性波激勵(lì)器通信連接，聲發(fā)射傳感器與聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)通信連接。本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)針對(duì)聲發(fā)射傳感器幅頻響應(yīng)特性取決于聲發(fā)射傳感器和被測(cè)固體的材料與結(jié)構(gòu)的相互作用、以及兩者相互匹配的重要特性，實(shí)現(xiàn)將待測(cè)的聲發(fā)射傳感器的幅頻特性以二維散點(diǎn)圖的方式進(jìn)行示意，從而更加直觀的表示出待測(cè)的聲發(fā)射傳感器的幅頻特性，以便后續(xù)針對(duì)當(dāng)前待測(cè)損傷固體材料選擇幅頻特性最好的聲發(fā)射傳感器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器性能的測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聲發(fā)射傳感器的幅頻特性的測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

聲發(fā)射傳感器是測(cè)試固體結(jié)構(gòu)損傷的關(guān)鍵器件，目前用于研制聲發(fā)射傳感器的材料有多種，如：壓電陶瓷材料、壓電薄膜和光纖等。如何選擇與被測(cè)固體結(jié)構(gòu)相匹配的聲發(fā)射傳感器是損傷監(jiān)測(cè)工程應(yīng)用的重要前提。聲發(fā)射傳感器對(duì)被測(cè)固體結(jié)構(gòu)的幅頻響應(yīng)特性是衡量聲發(fā)射傳感器最重要的指標(biāo)，但目前對(duì)聲發(fā)射傳感器的幅頻特性這一指標(biāo)還沒(méi)有明確的測(cè)試裝置和方法。主要是因?yàn)槁暟l(fā)射傳感器對(duì)被測(cè)固體結(jié)構(gòu)的幅頻響應(yīng)特性不僅取決于聲發(fā)射傳感器本體的材料與結(jié)構(gòu)，還受限于被測(cè)固體的材料與結(jié)構(gòu)等，其是一個(gè)相互共同作用的綜合效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)中不足，提供一種聲發(fā)射傳感器的幅頻特性的測(cè)試系統(tǒng)及方法，針對(duì)聲發(fā)射傳感器幅頻響應(yīng)特性取決于聲發(fā)射傳感器和被測(cè)固體的材料與結(jié)構(gòu)的相互作用、以及兩者相互匹配的重要特性，實(shí)現(xiàn)將待測(cè)的聲發(fā)射傳感器的幅頻特性以二維散點(diǎn)圖的方式進(jìn)行示意，從而更加直觀的表示出待測(cè)的聲發(fā)射傳感器的幅頻特性，以便后續(xù)針對(duì)當(dāng)前待測(cè)損傷固體材料選擇幅頻特性最好的聲發(fā)射傳感器。

為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種聲發(fā)射傳感器的幅頻特性的測(cè)試系統(tǒng)，包括：掃頻激勵(lì)源、彈性波激勵(lì)器、楔形體結(jié)構(gòu)、聲發(fā)射傳感器及聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)，其中，楔形體結(jié)構(gòu)采用與待測(cè)損傷固體相同的材料制成，彈性波激勵(lì)器與聲發(fā)射傳感器均安裝于楔形體結(jié)構(gòu)上且位于楔形體結(jié)構(gòu)表面的同一高度，掃頻激勵(lì)源與彈性波激勵(lì)器通過(guò)信號(hào)線連接，聲發(fā)射傳感器與聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)線連接；具體的，掃頻激勵(lì)源是產(chǎn)生寬頻等周期電壓信號(hào)的設(shè)備，且其頻率范圍在0～1MHz內(nèi)連續(xù)可調(diào)，信號(hào)波形是連續(xù)等周期正弦波，采用現(xiàn)有的掃頻激勵(lì)源即可滿足使用需求，彈性波激勵(lì)器是能夠作用在被測(cè)固體產(chǎn)生寬頻彈性波的器件，聲發(fā)射傳感器作為本技術(shù)方案的待測(cè)對(duì)象，其幅頻響應(yīng)特性是本發(fā)明的技術(shù)方案的物理特性，且受彈性波激勵(lì)器的頻率范圍限制，最終測(cè)試出的幅頻特性頻率范圍會(huì)小于彈性波激勵(lì)器的頻率范圍，聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)用于記錄聲發(fā)射傳感器探測(cè)的峰值電壓V，并繪制成橫坐標(biāo)為頻率、縱坐標(biāo)為電壓幅值的二維散點(diǎn)圖，采用現(xiàn)有的聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)即可滿足使用需求。

進(jìn)一步地，所述掃頻激勵(lì)源產(chǎn)生的電壓信號(hào)的有效電壓不超過(guò)彈性波激勵(lì)器的額定電壓。

進(jìn)一步地，所述彈性波激勵(lì)器在0～1MHz頻率范圍內(nèi)具有相同強(qiáng)度的連續(xù)彈性波激勵(lì)功能或所述彈性波激勵(lì)器為在100～500kHz范圍內(nèi)、平坦度波動(dòng)范圍＜3dB的彈性波激勵(lì)器，在其它范圍內(nèi)，平坦度波動(dòng)范圍可以增大。

進(jìn)一步地，所述楔形體結(jié)構(gòu)的最小厚度不高于10mm，最大厚度不低于20mm，長(zhǎng)度不小于100mm，且寬度與厚度差之比不小于8。

進(jìn)一步地，聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)采樣率越高、獲得的幅頻響應(yīng)信號(hào)越真實(shí)，AD轉(zhuǎn)換位數(shù)越高、測(cè)試得到的信號(hào)幅值越精確，故優(yōu)選所述聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)為采樣率10MHz以上、AD轉(zhuǎn)換不低于16位的電壓信號(hào)采集裝置。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)線為具有電磁屏蔽功能的同軸電纜。