[发明专利]一种主动监测金属管材结构损伤的方法

权利要求书

1.本发明的技术方案是提供一种主动监测金属管材结构损伤的方法，其特征在于，测试系统包括：可编程任意波形发射器（1），换能器阵列包括第一发射换能器（2）、第二发射换能器（3）、第三发射换能器（4）和接收换能器（5），数字信号示波器（6）、计算机（7）；所述的发射换能器阵列中第一发射换能器（2）、第二发射换能器（3）、第三发射换能器（4）和接收换能器（5）均为同型号同材质的可逆压电晶体，也就是换能器中任何换能器均可以作为发射换能器，又可以作为接收换能器，换能器阵列谐振频率均为1.5MHz；所述的任意波形发射器所产生的波形信号是通过计算机MATLAB程序编写的正弦猝发波其中心频率为275kHz；所述的数字信号示波器为泰克DPO70404C，可以对接收到的波形信号实时显示并存储，与计算机的连接方式以太网。

2.根据权利要求1所述的一种主动监测金属管材结构损伤的方法，其特征在于，所述的可编程任意波形发射器所产生的波形信号是通过计算机MATLAB程序编写的正弦猝发波其中心频率为275kHz。

3.根据权利要求1所述的一种主动监测金属管材结构损伤的方法，其特征在于，数字信号示波器为泰克DPO70404C，数字信号示波器的采样速率不小于2.5GS/s。

4.根据权利要求1所述的一种主动监测金属管材结构损伤的方法，其特征在于，步骤包括：

步骤一、发射换能器激励信号：

在被测金属管材上布置一定数量换能器阵列第一发射换能器（2）、第二发射换能器（3）、第三发射换能器（4）和接收换能器（5），由任意波形信号发射（1）发出的正弦波，中心频率为275kHz，并且同时分别加载到第一发射换能器（2）、第二发射换能器（3）、第三发射换能器（4），作为激励信号；

步骤二、信号反时序处理：

由接收换能器（5）接收步骤一在金属管材介质中超声信号，接收换能器（5）将信号同步传输到数字示波器（6）中，接收到的第一次波形信号在数字信号示波器（6）进行显示存储后传输到计算机（7），并对信号进行反时序、归一化处理；

步骤三：获得金属管材中的聚焦信号：

将步骤二中的反时序、归一化处理后的信号再次加载到发射换能器（2）、发射换能器（3）、发射换能器（4）后，作为发射信号再次发射，在接收换能器（5）处接收到自聚焦兰姆波信号，经过反时序处理后信号使信噪比得到增强；

步骤四：损伤识别

对步骤三中的聚焦信号进行时频联合分析，除了声源激励频率275kHz外，还出现了新的频率成分即三次谐波810kHz，而且时间是聚焦峰值出现的时间；主要是因为金属管材中裂纹的存在，使兰姆波聚焦信号发生频率转换，由此可准确判断出损伤的存在。

5.根据权利要求2所述的一种主动监测金属管材结构损伤的方法，其特征在于，所述自聚焦非线性兰姆波损伤缺陷特征参数为三次谐波。