[发明专利]一种用于有机材料热氧老化评价的非线性超声检测方法

权利要求书

1.一种基于非线性超声的有机材料热氧老化损伤评定方法搭建检测系统，其特征在于：该系统包括计算机(1)、非线性声学测量系统(2)、信号选择器(3)、数字示波器(4)、50Ω负载阻抗匹配(5)、可调衰减器(6)、低通滤波器(7)、超声波激励探头(8)、超声波接收探头(9)、待测试件(10)、高通滤波器(11)、可调前置放大器(12)；计算机(1)与非线性声学测量系统(2)之间通过信号线相连，采用软件设定各种参数控制非线性声学测量系统硬件激励和接收超声波信号、并对信号进行处理；非线性声学测量系统(2)的高能脉冲信号输出端通过50Ω负载(4)、可调衰减器(5)，然后经低通滤波器(7)滤除激励信号中的高频噪声后与超声波激励探头(8)相连；超声波探头(9)接收透过试件的超声波信号，一路信号直接送入非线性声学测量系统通道1，另一路信号经由高通滤波器(11)和可调前置放大器(12)之后送入非线性声学测量系统通道2；通过非线性声学测量系统(2)的射频信号监控端与信号选择器(3)相连，将接收信号分别送入计算机软件信号采集模块和数字示波器(4)。

2.一种基于非线性超声的有机材料热氧老化损伤评定方法，其特征在于：检测方法步骤如下，

步骤一：制备不同热氧老化损伤程度的有机材料试块；将待测试块置于高低温老化试验箱中，设定加热温度、每小时通风量、加热时长等参数，按照实验设计制备不同热氧老化时长的待测试块；

步骤二：检测系统搭建及参数设置；

(1)以非线性声学测量系统为基础，搭建检测系统；

(2)激励信号参数设置：包括载波信号幅度、宽度，门控放大器放大等级，调制信号类型、频率、幅值、相位、直流偏置等，通过计算机软件控制SNAP硬件系统将激励信号送入超声波激励探头(8)；

(3)接收信号参数设置：开启非线性声学测量系统多频率追踪功能，同时追踪通道1信号基次频率、通道2信号二倍频率；分别调整接收通道1和通道2接收信号放大增益；

(4)积分门参数设定：设定探头初始激励频率，调整积分门延迟和积分门宽度；

(5)设定扫频范围和扫频间隔：根据超声波探头的频带范围，确定扫频的起始频率f₁、终止频率f₂和频率增加步长Δf；

步骤三：设定频率步进间隔Δf，采集不同频率点f_r＝f₁+n·Δf所对应的基波幅值A₁和二次谐波幅值A₂信号，其中n为1、2、…、之间正整数；

步骤四：根据非线性系数的计算公式求取各对应频率点f_r下的材料热氧老化损伤非线性系数；

步骤五：采用改进的应力波因子计算在频率f₁和f₂之间的有机材料热氧老化损伤累积非线性效应；

式中f₁、f₂分别为扫频的下限频率和上限频率，确定扫频间隔Δf，定义，f_r为f₁和f₂之间一特定频率，且满足f_r＝f₁+n·Δf，通过计算f₁和f₂之间间隔为Δf的所有频率点对应非线性系数β，然后对扫频范围内的非线性系数进行积分，最终用一定频段范围内的累积非线性效应来表征有机材料热氧老化的损伤程度，此即为改进后的应力波因子SWF蕴含的物理含义；

步骤六：根据步骤一至步骤五中测量得到的有机材料不同热氧老化时间长度所对应的累积非线性值，绘制有机材料热氧老化损伤曲线；最后，将测得的累积非线性值与材料未受损伤时的初始非线性值进行比较，对有机材料热氧老化损伤的有无及损伤程度进行判别。