[发明专利]对弹性和耗散非线性以及黏弹性进行局部且非接触式测量的声学装置

权利要求书

1.一种对样本(2)的弹性和耗散非线性以及黏弹性的局部和非接触式声学测量装置，其特征在于包括：

容器(4)，其用于容纳所述样本(2)；

低频声波(24a)的发射装置(10、20、22、24)，其用于在所述样本(2)中产生流体静压力的周期的低频变化；

测量装置(26、30、34)，其用于测量由所述发射装置(10、20、22、24)产生的所述低频声波(24a)；

高频超声波脉冲(14a)的产生装置(10、12、14)；

接收装置(16、28、30)，其与所述产生装置(10、12、14)面对面设置，使得穿过所述样本(2)的所述高频超声波脉冲(14a)由所述接收装置(16、28、30)接收，以及

分析单元(32)，其包括由在所述样本(2)中的所述低频声波(24a)的通过引起的所述超声波脉冲(14a)的飞行时间和振幅的调制的计算模块，以便对所述样本(2)的所述弹性和耗散非线性以及所述黏弹性进行量化。

2.根据权利要求1所述的声学测量装置，包括黏弹性效应(tan(Φ))以及声学弹性和耗散非线性效应(α、β和δ)的多参数成像模块。

3.根据权利要求1或2所述的声学测量装置，其中所述低频声波(24a)的所述产生装置(24)包括用于使专用活塞(2)产生共振的振动壶(22)，所述专用活塞(2)用于产生周期的低频变化。

4.根据权利要求1或2所述的声学测量装置，其中所述低频声波(24a)的所述产生装置(24)包括用于产生低频声学变化的声学投射仪。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的声学测量装置，其中将所述高频超声波脉冲(14a)的所述发射装置(10、12、14)与所述低频声波(24a)的所述产生装置(10、20、22、24)定向，使得所述超声波脉冲(14a)的传播方向和所述低频声波(24a)的传播方向垂直。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的声学测量装置，其中所述分析单元(32)用于根据所述低频流体静压力的压缩和减压阶段瞬时表示黏弹性和耗散非线性。

7.根据权利要求1到4中任一项所述的声学测量装置，其中所述分析单元(32)用于实现表示根据所述低频流体静压力的平均振幅的弹性和耗散非线性的活塞的零频(0阶)、共振基频(1阶)和双频(2阶)的频率分量。

8.一种对设置在容器(4)中的样本(2)的弹性和耗散非线性以及黏弹性的局部和非接触式声学测量方法，其特征在于其包括：

低频声波(24a)的发射步骤，其用于在所述样本(2)中产生流体静压力的周期的低频变化；

测量所述低频声波(24a)的步骤；

产生穿过所述样本(2)的高频超声波脉冲(14a)的步骤；

接收穿过所述样本(2)的所述高频超声波脉冲的步骤；以及

量化的步骤，通过分析单元(32)对所述样本(2)的所述弹性和耗散非线性以及所述黏弹性进行量化，所述分析单元(32)包括用于计算由所述样本(2)中的所述低频声波(24a)的通过引起的所述超声波脉冲(14a)的飞行时间和振幅的调制的模块。

9.根据前述权利要求中任一项所述的声学测量方法，包括根据所述低频流体静压力的压缩和减压阶段瞬时表示黏弹性和耗散非线性的步骤。

10.权利要求8所述的声学测量方法，包括根据所述低频流体静压力的平均振幅的弹性和耗散非线性的活塞的零频(0阶)、共振基频(1阶)和双频(2阶)的频率分量的表示步骤。

11.根据权利要求8到10中任一项所述的声学测量方法，包括对所述样本(2)的损伤级别的量化步骤。

12.根据权利要求8到12中任一项所述的声学测量方法，其中所述低频声波(24a)的频率为几个2Hz到100kHz，所述超声波脉冲(14a)具有20kHz到100MHz的频率范围以及比所述低频声波(24a)的频率高约10倍的发射速率。

13.根据权利要求8到12中任一项所述的声学测量方法，其中所述分析单元(32)处理通过对低频声波(24a)列的连续2到100次发射进行平均得到的序列。