[發(fā)明專利]一種基于聲學(xué)頻譜分析物體內(nèi)部缺陷的檢測(cè)儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110311972.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN113030265B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳雪;郇勇;王琮文;郝圣旺;楊榮;馮義輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/44;G01B21/00;G01B11/02
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種基于聲學(xué)頻譜分析物體內(nèi)部缺陷的檢測(cè)儀，其特征在于，包括：

敲擊錘，用于對(duì)當(dāng)前位置進(jìn)行敲擊；

聲納裝置，均布在敲擊錘的四周，用于收集敲擊產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)；

分析系統(tǒng)，通過(guò)位移傳感器獲取敲擊錘的敲擊路線及每次敲擊點(diǎn)的位置信息，同時(shí)通過(guò)聲納裝置以收集聲學(xué)信號(hào)，并通過(guò)頻域分析模塊獲取其頻域信息，結(jié)合敲擊點(diǎn)位置信息及頻域信息通過(guò)粗略分析先確定空鼓的大小形狀位置；

所述粗略分析過(guò)程如下：

首先經(jīng)傅里葉變換：

將聲音信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域信號(hào)，得到該聲信號(hào)的頻譜函數(shù)，

提取全體采樣點(diǎn)的頻域信息，提取其中頻率最小和最大的一個(gè)點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)即ω_min，ω_max，當(dāng)有：

可以粗略判斷該區(qū)域存在空鼓，且ω_min所在采樣點(diǎn)(x₀，y₀)為空鼓中心；其中為比例系數(shù)，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定的方法獲得；

在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)均勻取(x_i,y_i)、(m-x_i,y_i)、(x_i,n-y_i)、(m-x_i,n-y_i)為對(duì)照點(diǎn)，其中m、n為瓷磚的長(zhǎng)和寬；將頻率不一致的采樣點(diǎn)頻率記為f_i1,該點(diǎn)坐標(biāo)為(x_i,y_i)，則其余三個(gè)采樣點(diǎn)頻率分別標(biāo)為f_i2、f_i3、f_i4；當(dāng)有：

可以粗略判斷該區(qū)域存在空鼓，其中θ為比例系數(shù)，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定的方法獲得；

整合上述得到的特征點(diǎn)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)處理篩選掉其中誤差較大的特征點(diǎn)，分別計(jì)算其余各點(diǎn)到空鼓中心的距離，以圓形來(lái)近似模擬真實(shí)的空鼓形狀，故空鼓半徑r可表示為：

其中，n為篩選后的特征點(diǎn)數(shù)目,(x_i,y_i)為各特征點(diǎn)的位置坐標(biāo)，最終經(jīng)過(guò)粗略分析可以近似得到空鼓的大小形狀位置信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)儀，其特征在于，

所述分析系統(tǒng)通過(guò)精確分析對(duì)獲取的空鼓大小形狀信息進(jìn)行整合，最終得到精確的空鼓位置及尺寸信息，所述精確分析的過(guò)程如下：

設(shè)，待檢測(cè)位置的固有頻率ω以實(shí)心聲音信息的固有頻率ω₀表示，則有如下關(guān)系：

ω＝δ·ω₀

頻率系數(shù)δ只是本身幾何尺寸及材料特性的參數(shù)，其關(guān)系式如下：

其中，K為系數(shù)，ρ₀為密度，h為厚度，E為彈性模量,μ為泊松比；

空鼓聲音信息的固有頻率不僅與其本身幾何尺寸和材料特性有關(guān)，還與空洞的大小位置有關(guān)，則有：

其中，

這里：

其中，m、n為待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)瓷磚的長(zhǎng)和寬，h為厚度，r₀為空洞半徑,(x₀,y₀)為空洞的坐標(biāo)位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)儀，其特征在于，

所述檢測(cè)儀還包括用于提供安裝空間的殼體，敲擊錘設(shè)置在殼體外部，在殼體內(nèi)安裝有：

電機(jī)，用于提供動(dòng)力；

偏心驅(qū)動(dòng)裝置，使敲擊錘實(shí)現(xiàn)間歇性敲打動(dòng)作，包括與電機(jī)輸出軸連接的偏心輪，和一端與敲擊錘連接另一端與偏心輪連接的連桿。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)儀，其特征在于，

在所述連桿與所述偏心輪連接一端安裝有與所述偏心輪外圓周接觸的滾輪。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)儀，其特征在于，

在所述殼體內(nèi)設(shè)置有容納所述連桿的安裝槽。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)儀，其特征在于，

所述殼體內(nèi)的連桿桿身上安裝有將所述連桿向所述偏心輪方向推動(dòng)的彈性裝置。