[發明專利]一種基于空氣耦合超聲的高空間分辨率應力動態測量方法

有效

• 申請號: 202310076566.1
• 申請日: 2023-01-29
• 公開（公告）號: CN116295987B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 趙勃;史維佳;王紹凱;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25
• 代理公司: 哈爾濱奧博專利代理事務所(普通合伙) 23220
• 代理人: 桑林艷

1.一種基于空氣耦合超聲的高空間分辨率應力動態測量方法，其特征在于，所述測量方法具體為，在待測試樣(3)內激發出LCR波從而確定激勵空耦超聲換能器發出的激勵與接收空耦換能器傾角，再根據傾角組裝測量裝置；

當接收空耦換能器(2)與空耦換能器(1)在待測試樣(3)的射入及接收之間的距離為L時，記錄待測試樣(3)進行一個周期的周期運動的運動位置及當下位置的接收回波信號記為F(x)；

將F(x)與無應力狀態下相比得到聲時差，在根據聲時差計算得到每個運動位置下對應的L傳播距離的平均應力值；

當接收空耦換能器(2)與空耦換能器(1)在待測試樣(3)的射入及接收之間的距離為L+ΔL時，記錄待測試樣(3)進行一個周期的周期運動的運動位置及當下位置的接收回波信號記為F₁(x)；

將F₁(x)與其無應力狀態下相比得到聲時差，在根據聲時差計算得到每個運動位置下對應的L+ΔL傳播距離的平均應力值；

每個運動位置下對應的ΔL位置的應力值即為兩者之差。

2.根據權利要求1所述測量方法，其特征在于，所述步驟1組裝測量裝置具體為，在一個包含應力集中區域的待測試樣(3)的一側，按照確定的傾角放置空耦換能器(1)；

所述待測試樣(3)的另一端設置接收空耦換能器(2)，所述接收空耦換能器(2)與空耦換能器(1)均在待測試樣(3)的一側；

所述接收空耦換能器(2)與空耦換能器(1)與待測試樣(3)的距離均為L_A，確定激勵信號周期為N，并選擇空耦換能器中心頻率f，采用任意信號函數發生器產生N周期、Hanning窗調制、頻率為f的正弦脈沖信號作為激勵信號，經過50歐姆負載進行阻抗匹配，并經過低通濾波器后，施加在激勵空耦換能器(1)上，在相距為L的接收位置用接收空耦換能器(2)接收回波。

3.根據權利要求1所述測量方法，其特征在于，所述待測試樣(3)的運動位置通過光柵位移傳感器記錄；

并在每個運動位置下產生觸發信號，使用高速數據采集板卡采集當下位置的接收回波信號。

4.根據權利要求3所述測量方法，其特征在于，所述無應力狀態所測聲時具體為，令無應力試塊進行一個周期的周期運動，通過光柵位移傳感器記錄無應力試塊L傳播距離和L+ΔL傳播距離的運動位置，并在每個運動位置下產生觸發信號，使用高速數據采集板卡采集當下位置的接收回波信號，獲得無應力狀態下的聲時，記為t_1,0和t_2,0。

5.根據權利要求4所述測量方法，其特征在于，所述每個運動位置下對應的L傳播距離的平均應力值具體為，將F(x)與無應力狀態下相比得到聲時差，將聲時差結合應力與聲時差的線性關系系數即可得到每個運動位置下對應的L傳播距離的平均應力值。

6.根據權利要求3所述測量方法，其特征在于，所述接收空耦換能器(2)與空耦換能器(1)在待測試樣(3)的射入及接收之間的距離為L+ΔL具體調整為，保持激勵空耦換能器(1)位置不變，移動接收空耦換能器(2)使兩者距離變為L+ΔL。

7.根據權利要求6所述測量方法，其特征在于，所述每個運動位置下對應的L+ΔL傳播距離的平均應力值具體為，將F₁(x)與無應力狀態下相比得到聲時差，將聲時差結合應力與聲時差的線性關系系數即可得到每個運動位置下對應的L+ΔL傳播距離的平均應力值。