[发明专利]角钢内部孔隙检测方法

权利要求书

1.一种角钢内部孔隙检测方法，一种用于角钢孔隙检测的角钢检测装置包括声表面波装置(1)、测距传感器(2)和若干个应力波传感器(3)；应力波传感器、测距传感器和声表面波装置上分别设有用于与计算机电连接的数据接口；其特征是，所述声表面波装置包括计数器(4)、振荡器(5)和声表面波谐振器(6)；振荡器和声表面波谐振器构成振荡回路，计数器与振荡回路电连接，计数器上设有用于与计算机(8)电连接的数据接口，声表面波谐振器上设有两个探针(7)，测距传感器设于一个探针上；所述检测方法包括如下步骤：

(1-1)预先在计算机中设定随机共振系统模型和孔隙壁厚预测模型；

在计算机中设定的n个取值范围与标准信噪比谷值的绝对值A_i的对应关系，i＝1，L，n；设定误差阈值d，设定声表面波检测阈值S；其中，是孔隙的直径，是孔隙所在位置的角钢厚度；

(1-2)将角钢的两端分别设为起始端和末端，将脉冲锤和各个应力波传感器固定在起始端的内、外表面上；

(1-3)脉冲锤敲击角钢，角钢内部产生应力波，将各个应力波传感器检测的应力波信号输入到计算机中，计算机计算各个应力波信号的平均值，得到应力波平均信号；

(1-4)在应力波平均信号中，提取1个完整的应力波脉冲信号，将0至120ms内的所述应力波脉冲信号I(t)输入随机共振系统模型中，使随机共振系统模型发生共振；计算机利用信噪比计算公式计算输出信噪比SNR；

(1-5)计算机画出随机共振系统模型的输出信噪比曲线，得到信噪比曲线的信噪比谷值，并将信噪比谷值的绝对值作为信噪比特征值F；

(1-6)当则计算机做出角钢中的孔隙为A_i所对应的的取值范围的判断；

(1-7)当并且测量位置距离角钢的末端＞1.5厘米时，将脉冲锤和各个应力波传感器从角钢的内、外表面上取下，将脉冲锤和各个应力波传感器逐渐向角钢末端移动，并将脉冲锤和各个应力波传感器依次固定于距离上次测量位置0.5至1厘米的角钢内、外表面上，重复步骤(1-3)至(1-6)进行测量；

当并且测量位置距离角钢的末端≤1.5厘米时，脉冲锤停止工作，计算机做出角钢无孔隙的判断，并将判断信息在计算机的显示屏上显示；

当转入步骤(1-8)；

(1-8)测量孔隙的壁厚：

步骤a，将脉冲锤和各个应力波传感器从角钢的内、外表面上取下；

将声表面波谐振器的两个探针固定于包裹有聚酰亚胺绝缘薄膜的角钢的起始端的内、外表面上，两个探针之间的间距为2至3毫米；角钢的末端上设有用于反射测距传感器的测量信号的挡板(11)；

步骤b，声表面波谐振器工作，计数器检测声表面波响应频率Freq_SAW，声表面波响应频率Freq_SAW输入到计算机中，计算机利用孔隙壁厚预测模型计算出角钢中的孔隙相对于探针侧的壁厚；

步骤c，沿角钢的横截面方向移动声表面波谐振器的两个探针与角钢内、外表面固定的位置，重复步骤b进行检测，得到若干个壁厚d；

步骤d，将测距传感器检测的探针与角钢末端之间的距离值及与距离值相对应的各个壁厚d存储在计算机中；

步骤e，重复步骤a至d对角钢进行轴向扫描式检测；

(1-9)预先对角钢的内、外表面进行测量，设定角钢的内、外表面上的点的坐标，根据角钢的内、外表面的点的坐标，探针与角钢末端之间的距离值及与距离值相对应的各个壁厚d，计算机建立角钢及角钢中孔隙的三维模型。

2.根据权利要求1所述的角钢内部孔隙检测方法，其特征是，所述步骤b中，孔隙壁厚预测模型为

3.根据权利要求1所述的角钢内部孔隙检测方法，其特征是，所述随机共振系统模型为其中，V(x)为非线性对称势函数，ξ(t)为高斯白噪声，A是输入信号强度，D是噪声强度，t是布朗运动粒子运动时间，x是粒子运动的坐标。

4.根据权利要求1所述的角钢内部孔隙检测方法，其特征是，所述信噪比计算公式为其中，ω是信号频率，Ω为角频率，S(ω)是信号频谱密度，S_N(Ω)是信号频率范围内的噪声强度。

5.根据权利要求1所述的角钢内部孔隙检测方法，其特征是，所述声表面波检测阈值S为1.4％至3.5％。

6.根据权利要求1所述的角钢内部孔隙检测方法，其特征是，所述误差阈值d为0.2至0.8。