[發明專利]超聲波無損檢測系統和方法

有效

• 申請號: 202110442353.7
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113176334B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 鄧明晰;王積碩;許才彬
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/36;G01N29/28
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 陳航

1.一種超聲波無損檢測系統，其特征在于，所述超聲波無損檢測系統包括：

射頻收發裝置，所述射頻收發裝置的輸出端連接示波器（7）的輸入端，以用于產生射頻信號并將來自濾波裝置的新的反饋信號傳遞給所述示波器（7）；

濾波裝置，所述濾波裝置連接所述射頻收發裝置，以用于過濾來自所述射頻收發裝置的信號，并將過濾后生成的檢測信號傳遞給自發自收裝置，以及用于過濾來自所述自收自發裝置的反饋信號，并將所述反饋信號過濾后生成的所述新的反饋信號傳遞給所述射頻收發裝置；

自發自收裝置，所述自發自收裝置連接所述濾波裝置和超聲換能器（5），并且，所述自發自收裝置用于隔離檢測信號和新的反饋信號，所述自發自收裝置包括雙工器（4），所述雙工器（4）用于隔離所述檢測信號和所述新的反饋信號；

超聲換能器（5），所述超聲換能器（5）用于檢測待測試件（6）后，獲取所述反饋信號，并將所述反饋信號反饋給所述自發自收裝置；

所述超聲波無損檢測系統是以下列公式為基礎所設計的：

聲波在均勻各項同性彈性介質中一維傳播的動力學方程可表示為：

式中，變量，和分別為應力、應變及位移；和E為質量密度和楊氏模量；逗號后面的x和t分別表示對空間或時間求導；

將以上方程結合起來，就得到以位移場為變量的Navier方程：

波動方程的簡諧波解為：

式中，是縱波速度的平方，是角頻率，k是波數；以上是線性問題的波動方程解；然而，對于非線性問題，應力-應變之間關系為：

式中，是材料的聲非線性參數，由于材料非線性，一維波動方程也變成非線性：

以給定位移邊界條件為例，位移邊界條件下的總位移可表示為：

其中，是材料聲非線性參數，是角頻率，c是體波波速，是基波傳播距離，U是入射波幅值，t是時間，是階躍函數，為位移邊界條件下的總位移，為靜態分量幅值。

2.根據權利要求1所述的超聲波無損檢測系統，其特征在于，所述濾波裝置包括高通濾波器（2），所述高通濾波器（2）用于過濾低頻信號以生成檢測信號，并且所述高通濾波器（2）的輸入端連接所述射頻收發裝置，其輸出端連接所述雙工器（4），所述射頻信號通過所述高通濾波器（2）的輸入端進入所述高通濾波器（2），濾波后生成的所述檢測信號通過其輸出端傳輸至所述自發自收裝置。

3.根據權利要求2所述的超聲波無損檢測系統，其特征在于，所述濾波裝置還包括低通濾波器（3），所述低通濾波器（3）用于過濾高頻信號以生成新的反饋信號，并且所述低通濾波器（3）的輸入端連接所述雙工器，所述其輸出端連接所述射頻收發裝置，所述反饋信號通過所述低通濾波器（3）的輸入端進入所述低通濾波器（3），濾波后生成的所述新的反饋信號通過所述其輸出端傳輸至所述射頻收發裝置。

4.根據權利要求3所述的超聲波無損檢測系統，其特征在于，所述雙工器（4）包括檢測信號輸入端、檢測信號輸出端、反饋信號輸入端和反饋信號輸出端，所述檢測信號輸入端連接所述高通濾波器（2）的輸出端，所述反饋信號輸出端連接所述低通濾波器（3）的輸入端，所述檢測信號輸出端和所述反饋信號輸入端均與所述超聲換能器（5）連接。

5.根據權利要求1-4中任意一項所述的超聲波無損檢測系統，其特征在于，所述超聲波無損檢測系統還包括計算機（8），所述計算機（8）連接所述射頻收發裝置，以用于給所述射頻收發裝置下發超聲波產生指令以及存儲所述新的反饋信號。