[發明專利]一種嵌入式超聲系統及冰力學參數在線測試方法在審
| 申請號： | 202210071529.7 | 申請日： | 2022-01-21 |
| 公開（公告）號： | CN114487118A | 公開（公告）日： | 2022-05-13 |
| 發明（設計）人： | 曹茂森;韓慧敏;葛晶;韋黎;蘇瑪拉.德拉戈斯拉夫 | 申請（專利權）人： | 河海大學;蘇交科集團股份有限公司;江蘇宏遠科技工程有限公司 |
| 主分類號： | G01N29/07 | 分類號： | G01N29/07 |
| 代理公司： | 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223 | 代理人： | 姬莉 |
| 地址： | 210024 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 嵌入式 超聲 系統 力學 參數 在線 測試 方法 | ||
本發明提供了一種嵌入式超聲系統及冰力學參數在線測試方法，屬于冰力學參數測試領域，包括：在信號發生器上生成一個激勵信，激勵信號從信號發射端傳出，通過激勵端進入冰內部，由響應端傳入放大器，最后回到信號接收器中，此時得到了放大信號，同時在溫度傳感器上讀取實時溫度，此過程溫度變化是連續的，選取的響應信號是隨機的；對放大信號進行去趨勢和小波去噪處理，得到去噪后的信號；從去噪后的波形圖中獲得縱波波速和橫波波速；由不同溫度下的縱波波速和橫波波速計算出冰的力學特性參數。本發明克服了傳統破壞性試驗中單個試驗只能獲取單個溫度下的結果的局限性，不僅可以減少材料的損耗，同時獲得的參數值更加準確。
技術領域
本發明屬于冰力學參數測試領域，具體涉及一種嵌入式超聲系統及冰力學參數在線測試方法。
背景技術
楊氏模量、泊松系數、剪切模量和體積模量等力學參數是冰的主要力學特性參數，這些參數的確定對于研究寒冷地區冰以及冰與冰場中結構的相互作用等問題至關重要。在自然狀態下，大氣溫度隨時變化，而實時變化的溫度顯著影響著冰的力學特性。現有的冰的力學性能檢測方法主要依賴于單軸壓縮、三軸壓縮或彎曲強度等試驗。
盡管現有方法在估算冰參數方面取得了一些成果，但由于這些方法具有一次性和破壞性的特點，并且一個試件在一次試驗中只能得到一個固定溫度下冰的參數結果，無法連續表征冰的特性隨溫度變化的過程。
基于現有方法存在的破壞性和非連續性等不足，本發明提出了一種基于嵌入式超聲系統的冰力學參數在線測試方法。
發明內容
為了克服上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種嵌入式超聲系統及冰力學參數在線測試方法。
為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種嵌入式超聲系統，包括：
信號發生器，用于生成激勵信號；
激勵PZT傳感器，其激勵端與所述信號發生器的信號發射端連接，用于接收激勵信號，并生成隨機響應信號；
響應PZT傳感器，其響應端接收所述隨機響應信號；
放大器，其信號輸入端與所述響應PZT傳感器的響應端連接，用于接收所述響應PZT傳感器發送的隨機響應信號并對其進行放大處理；
信號接收器，其信號輸入端與所述放大器的信號輸出端連接，用于接收所述放大器發送的放大信號，并將放大信號轉換為數字信號。
優選地，所述激勵PZT傳感器和響應PZT傳感器設置在同一水平面上。
本發明的另一目的在于提供一種基于嵌入式超聲系統的冰力學參數在線測試方法，包括以下步驟：
將激勵PZT傳感器、響應PZT傳感器及溫度傳感器凍結到冰試件中；
所述溫度傳感器采集冰試件中的實時溫度Ti；
所述信號發生器生成一個激勵信號W：(t，y)，并將激勵信號W：(t，y)從信號發射端傳入激勵PZT傳感器的激勵端，激勵信號W：(t，y)通過激勵端進入冰內部，在冰內部生成隨機響應信號；
所述響應PZT傳感器的響應端接收所述隨機響應信號，并將隨機響應信號發送至放大器；
所述放大器對接收到的隨機響應信號進行放大，得到放大后的隨機響應信號Wi：(ti，yi)，并將放大后的隨機響應信號Wi：(ti，yi)發送至信號接收器中；
所述信號接收器分析放大后的隨機響應信號Wi：(ti，yi)，得到波在冰中傳播的縱波波速和橫波波速；
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