[发明专利]基于声压反射系数相位谱的涂层密度超声测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于声压反射系数相位谱的涂层密度超声测量方法，其属于材料超声无损检测与评价技术领域。

背景技术

迄今为止，尚未见到可直接用于测量涂层密度的实用化超声无损测量方法。涂层的特点是：涂层厚度较薄(微米级)；涂层与基体形成多界面结构，这两个特点增加了超声测量涂层密度的困难。目前，涂层密度的超声测量可由激光激发表面波测量涂层中的相速度频散曲线后，结合数值拟合的方法实现，如美国学者Krishnaswamy等人在“Ultrasonic characterization of mechanicalproperties of Cr-and W-doped diamond-like carbon hard coatings”一文中所述，但激光超声系统价格昂贵且仅限于实验室研究；另外还可以通过测量涂层中的超声传递函数并结合参数估计法对密度进行估计，如美国学者Kinra等人在“Ultrasonic nondestructive evaluation of thin(sub-wavelength)coatings”一文中所述，但这种方法仅适用于均质性涂层。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于声压反射系数相位谱的涂层密度超声测量方法，它对于均质和非均质涂层的密度测量均适用。

本发明的技术方案是：一种基于声压反射系数相位谱的涂层密度超声测量方法，包括由超声探伤仪、超声窄脉冲水浸聚焦探头、涂层试样、水槽、数字示波器以及计算机组成的窄脉冲超声水浸聚焦回波系统。它采用的测量步骤如下：

(1)利用所述系统向涂层试样垂直发射超声信号并采集一个由涂层表面反射信号和涂层与基体界面反射信号所组成的混叠信号；

(2)利用所述系统采集一个标准试块的表面回波信号；

(3)对所述(1)和(2)采集到的试样信号和标准信号进行分别FFT变换，得到相应的频域信号的实部和虚部数据；

(4)将试样信号和标准信号的实部和虚部数据代入到公式1中，得到涂层试样的声压反射系数相位谱，公式1：

φ(f)=Im[S(f)]·Re[S0′(f)]-Re[S(f)]·Im[S0′(f)]Re[S(f)]·Re[S0′(f)]-Im[S(f)]·Im[S0′(f)]]]>