[發(fā)明專利]一種基于脈沖壓縮的電磁超聲測(cè)厚裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110610239.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113203374B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王淑娟;蔣川流;王圣斌;李展鵬;葛宇航;楊冉;翟國(guó)富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B17/02
• 分類號(hào): G01B17/02
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

1.一種基于脈沖壓縮的電磁超聲測(cè)厚裝置，其特征在于所述裝置包括上位機(jī)、主控模塊、功率放大模塊、電磁超聲換能器和接收模塊，其中：

所述上位機(jī)用于產(chǎn)生脈沖壓縮信號(hào)并對(duì)電磁超聲接收信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮處理；

所述主控模塊用于將上位機(jī)產(chǎn)生的脈沖壓縮信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電壓信號(hào)，并控制功率放大模塊的工作狀態(tài)，同時(shí)控制接收模塊的放大倍數(shù)；

所述功率放大模塊用于放大主控模塊的電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為能激勵(lì)換能器的電流信號(hào)；

所述電磁超聲換能器用于電流信號(hào)和超聲信號(hào)的相互轉(zhuǎn)化；

所述接收模塊用于放大、濾波和采集接收信號(hào)；

所述裝置檢測(cè)時(shí)，通過(guò)上位機(jī)設(shè)計(jì)脈沖壓縮信號(hào)，用帶零電平的子脈沖表示二相編碼的每一位碼元；上位機(jī)將脈沖壓縮信號(hào)傳輸至主控模塊，主控模塊將脈沖壓縮信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電壓信號(hào)并控制功率放大模塊進(jìn)行信號(hào)放大，生成脈沖壓縮高壓信號(hào)激勵(lì)電磁超聲換能器，其在待測(cè)試件表面產(chǎn)生渦流，引起待測(cè)試件表面粒子振動(dòng)帶動(dòng)試件內(nèi)部粒子振動(dòng)進(jìn)而產(chǎn)生聲波，聲波經(jīng)過(guò)待測(cè)試件底面反射后由接收模塊放大、濾波和采集并送入上位機(jī)處理數(shù)據(jù)，完成電磁超聲厚度檢測(cè)。

2.一種利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行基于脈沖壓縮的電磁超聲測(cè)厚方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟1）將電磁超聲換能器放置在待測(cè)試件上，電磁超聲換能器連接功率放大模塊和接收模塊，功率放大模塊連接主控模塊，主控模塊連接上位機(jī)和接收模塊，接收模塊連接上位機(jī)；

步驟2）在上位機(jī)中設(shè)計(jì)脈沖壓縮信號(hào)，得到二相編碼信號(hào)，具體步驟如下：

步驟2-1）選擇一種偽隨機(jī)二相編碼，二相編碼包含“1”、“0”兩種碼元；

步驟2-2）每一位碼元用若干周期方波和一段零電平組成的子脈沖代替，碼元為“1”時(shí)，每個(gè)方波是半周期的正電平和半周期的負(fù)電平，碼元為“0”時(shí)，每個(gè)方波是半周期的負(fù)電平和半周期的正電平，方波的周期為0.25μs；

步驟2-3）將子脈沖替換二相編碼的每個(gè)碼元，得到二相編碼信號(hào)；

步驟3）將二相編碼信號(hào)下載到主控模塊中，主控模塊根據(jù)檢測(cè)指令控制功率放大模塊產(chǎn)生用于激勵(lì)電磁超聲換能器的長(zhǎng)脈沖串x(t)；

步驟4）長(zhǎng)脈沖串x(t)被電磁超聲換能器發(fā)射至待測(cè)試件，在待測(cè)試件表面感應(yīng)出渦流，使得待測(cè)試件表面晶粒振動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)部晶粒振動(dòng)產(chǎn)生超聲波；

步驟5）反射后的聲波經(jīng)電磁超聲換能器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，接收模塊采集該處的原始接收信號(hào)c(t)并傳輸至上位機(jī)；

步驟6）原始接收信號(hào)c(t)經(jīng)過(guò)接收模塊的放大和濾波得到接收信號(hào)y(t)，被采集并傳輸至上位機(jī)；

步驟7）上位機(jī)對(duì)原始接收信號(hào)c(t)和接收信號(hào)y(t)進(jìn)行處理，得到最終的測(cè)厚信號(hào)z₁(t)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于脈沖壓縮的電磁超聲測(cè)厚方法，其特征在于所述步驟7）的具體步驟如下：

步驟7-1）將接收信號(hào)y(t)中的主沖擊大于回波的部分削平，得到信號(hào)y₁(t)；

步驟7-2）根據(jù)二相編碼，用線性規(guī)劃的方法設(shè)計(jì)二相編碼的旁瓣抑制濾波器，得到序列，再對(duì)上采樣，得到二相編碼信號(hào)的旁瓣抑制濾波器h(t)，使其的相鄰非零元素之間的元素個(gè)數(shù)與二相編碼信號(hào)子脈沖的元素?cái)?shù)相同；

步驟7-3）對(duì)信號(hào)y₁(t)和原始接收信號(hào)c(t)進(jìn)行匹配濾波處理，得到信號(hào)z(t)；

步驟7-4）將信號(hào)z(t)與旁瓣抑制濾波器h(t)做卷積，得到最終的測(cè)厚信號(hào)z₁(t)。