[發(fā)明專利]一種主動式超聲導波裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911292036.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110988125B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛文東;楊夢嬌;洪德明;王奕首;卿新林
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/34;G01N29/24
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

本發(fā)明涉及無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，提出一種主動式超聲導波裝置，包括主控制器、功率放大器、傳感器網(wǎng)絡(luò)以及切換開關(guān)；其中，所述切換開關(guān)包括衰減器、選通開關(guān)、信號放大及調(diào)理器和第二控制器，所述第二控制器用于控制所述衰減器和選通開關(guān)的開關(guān)切換，其中衰減器至少包括第一級衰減器，所述第一級衰減器是雙擲的簧片繼電器，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的輸出信號是直通連接于所述選通開關(guān)，以將經(jīng)所述信號放大及調(diào)理器進行放大調(diào)理后輸入所述主控制器，所述功率放大器輸出的激勵信號是需經(jīng)由所述第二控制器控制切換所述衰減器的開關(guān)才能被加載至所述傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而形成互鎖控制。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)一種具有超低串擾的主動式超聲導波裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種主動式超聲導波裝置。

背景技術(shù)

超聲導波技術(shù)作為一種高效靈活的在線/離線的損傷監(jiān)測與診斷方法，已廣泛應用于管網(wǎng)、鐵軌和螺栓狀態(tài)等工程結(jié)構(gòu)的無損檢測。超聲導波系統(tǒng)的信號主要分為激勵信號和接收信號。激勵信號通過激勵壓電傳感器產(chǎn)生在結(jié)構(gòu)中傳播的超聲導波，接收傳感器則接收該超聲導波信號，并通過信號采集處理和對比分析導波信號在損傷前后的變化，從而定位損傷的位置和大小。為了減少傳感器的數(shù)量，激勵和接收常常共用同一套傳感器網(wǎng)絡(luò)，激勵源和接收源通過矩陣切換開關(guān)分時選擇作為激勵和接收的傳感器，從而實現(xiàn)任意一個傳感器的在不同時段既可以作為激勵源又可以作為接收源使用。在一些信號衰減較大的，或面積較大的結(jié)構(gòu)檢測中，如復合材料結(jié)構(gòu)檢測應用，為了使壓電傳感器(PZT)充分振動而產(chǎn)生高信噪比的超聲導波信號，往往需要較高電壓激勵信號，如幅值在±70V內(nèi)的激勵電壓，信號頻率在50kHz到1MHz變化，如主流商用的美國ScanGenie III超聲導波檢測系統(tǒng)的激勵信號最佳幅值在±50V～±70V。在這種激勵信號作用下，并且共用傳感器網(wǎng)絡(luò)的條件下，接收通道由于電子線路的影響常常會形成較大的串擾信號與有效信號疊加在一起。當激勵和接收傳感器距離很近時，尤其在熱點區(qū)域的檢測應用中，由于檢測區(qū)域很復雜，串擾信號經(jīng)過放大后與有效信號常常疊加在一起，甚至出現(xiàn)信號飽和，導致有效信號丟失，嚴重影響檢測的準確性。ScanGenie III采用高壓模擬開關(guān)進行激勵和接收通道的隔離，保護接收通道的低壓器件不受損壞，但是受半導體器件寄生電容和漏電流的影響，串擾仍然非常嚴重。

此外，隨著監(jiān)測面積的增大，傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量將成倍增加，掃查路徑中，激勵和接收的次數(shù)則成指數(shù)型增加，而在掃查過程中，為了保證兩次激勵之間的信號不互相影響，每一次激勵須等待上一次激勵信號產(chǎn)生的回波完全消失后才能開始。傳統(tǒng)的超聲導波系統(tǒng)一般為一發(fā)一收工作模式，即在多通道的傳感器網(wǎng)絡(luò)中選擇其中一個傳感器，其它任意一個傳感器作為接收，這種模式下的矩陣切換開關(guān)電路較為簡單，掃查時間較長，導致整體監(jiān)測效率，受環(huán)境變化影響較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的技術(shù)存在的串擾嚴重問題，發(fā)明提出一種具有超低串擾的主動式超聲導波裝置，此外本發(fā)明也提出一種具有一發(fā)多收式的超聲導波裝置。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：