[發明專利]一種瑞利波信號的高效檢測方法

有效

• 申請號: 202110591291.6
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113295776B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 王子健;吳智深
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34;G01N29/24;G01N29/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐爾東

1.一種瑞利波信號的高效檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步，布置探頭，在試件表面傾斜布置兩只激勵器，分別編號為激勵器1、激勵器2，所述激勵器1、激勵器2呈對向布置，兩只激勵器與法線夾角均為θcr，設兩只激勵器的入射點分別為O1、O2，計O1、O2連線的中點為D點，在D點垂直位置設置接收器，采集D點的離面位移作為檢測信號；

第二步，計算激勵器傾角，采用空氣或水耦合，計空氣中縱波的波速C1＝340m/s，水中縱波的波速C1＝1497m/s，設被測試件為均勻、各向同性、線彈性固體，彈性模量為E，泊松比為μ，密度為ρ，根據下式計算試件中縱波的波速C2：

根據斯涅爾定律計算入射角θcr：

sinθcr＝C1/C2；

第三步，消除縱波，激勵器1、激勵器2以第二步中計算得出的入射角入射脈沖波，脈沖波由空氣進入試件后，形成三種超聲波：縱波、橫波、瑞利波，其中，縱波速度最快，橫波次之，瑞利波最慢，三種波引起的質點振動方向不同，其中試件中縱波的傳播方向平行于試件表面，此時，由于縱波引起的質點振動方向與縱波傳播方向相同，均平行于試件表面，因此，無法產生垂直于試件表面的振動分量，故D點的接收器無法采集到縱波引起的離面位移，此時的檢測信號中不包含縱波波包，僅含有橫波、瑞利波波包；

第四步，設置激勵信號，設置正電壓的脈沖信號作為激勵信號1，設置負電壓脈沖信號作為激勵信號2，兩條激勵信號的波形相同，僅電壓的正負值相反，向激勵器1施加激勵信號1，向激勵器2施加激勵信號2；

第五步，消除橫波，記激勵器1產生的橫波、瑞利波為橫波1、瑞利波1，記激勵器2產生的橫波、瑞利波分別為橫波2、瑞利波2，當激勵器1、激勵器2分別施加激勵信號1、激勵信號2時，在D點處相遇的橫波1、橫波2引起的質點振動方向相反，相互抵消后為0，不引起離面位移；而瑞利波1、瑞利波2波呈橢圓形振動，由于入射方向相反、激勵波幅值相反，瑞利波1、瑞利波2在D點相遇時，質點呈同向振動，相互加強并具有離面位移分量，故D點的接收器能采集到經加強放大的瑞利波，此時的檢測信號中不包含縱波、橫波波包，僅含有瑞利波波包；

第六步，移動檢測，固定激勵器1、激勵器2、接收器的相對位置，通過沿試件表面移動激勵器1、激勵器2、接收器，可提取試件不同位置的瑞利波響應，作為材料性能表征、試件內部缺陷檢測的依據。

2.根據權利要求1所述的一種瑞利波信號的高效檢測方法，其特征在于：當試件位于空氣中時，所述激勵器1、激勵器2為Ultran GRD 50空氣耦合探頭，接收器為Polytech psv500激光測振儀。

3.根據權利要求1所述的一種瑞利波信號的高效檢測方法，其特征在于：當試件位于水中時，所述激勵器1、激勵器2為AE204SW水耦合探頭，接收器為AE204SW水耦合探頭搭配鋼釘。

4.根據權利要求1所述的一種瑞利波信號的高效檢測方法，其特征在于：當試件中瑞利波頻散不明顯時，激勵的脈沖信號為Hann函數，當試件中瑞利波頻散明顯時，計算瑞利波的頻散曲線，選取曲線斜率最小點對應的頻率作為中心頻率fc，繪制5周期頻率為fc的正弦波，并用Hann函數調制，作為激勵信號。

5.根據權利要求1所述的一種瑞利波信號的高效檢測方法，其特征在于：當采用步驟(2)計算的θcr作為入射角時，試件中縱波的傳播方向平行于試件表面，橫波的傳播方向垂直于試件表面，瑞利波呈橢圓形振動。