[发明专利]一种利用光声本征谱分析法无损评估材料疲劳程度的方法

说明书

本发明公开了一种利用光声本征谱分析法无损评估材料疲劳程度的方法，利用激光脉冲照射弹性体使其在光声效应作用下辐射声波，通过分析弹性体辐射出的光声信号，可以得到弹性体的光声本征谱，从光声本征谱中提取出弹性体的本征频率。材料发生疲劳时，会伴随有弹性特性变化，从而导致其本征频率的改变。因此，根据光声本征谱分析法获得的材料的本征频率和弹性参量的变化，可以对材料的疲劳程度进行无损检测和评估。本发明提出的利用光声本征谱分析法无损检测材料疲劳程度的方法，无须测量仪器与被测量材料相互接触，更不需要对材料做任何解剖处理，此方法可实现对材料疲劳的非接触、无损评估，具有较高的安全性和易用性。

技术领域

本发明涉及一种材料疲劳的无损测量方法，具体说是一种利用光声效应以及最优化算法无损测量材料的本征谱和本征频率，进而根据材料本征频率与材料疲劳程度之间的关系，对材料疲劳状况进行的无损评估的方法。

背景技术

非侵入性地、非接触式地测量材料的疲劳程度不仅仅是材料科学的基础研究内容，而且材料的疲劳损伤检测在机械制造、航空航天、生物医学等领域具有广泛的应用前景，它对于生产、生活、健康安全有着重要意义。材料产生疲劳时，会伴随有其自身弹性的变化，通过检测材料弹性的变化，可以作为材料疲劳程度的定量评估手段。

基于光声效应的技术在材料检测方面已经引起广泛的关注。尤其是在过去一二十年内，光声成像由于成像对比度高、深层组织成像分辨率高、安全性高等这些优点，已经在工业检测和生物医学领域被广泛应用。利用光声技术，我们可以成功地提取许多生物信息，包括材料弹性、血氧饱和度、血流速度、温度、粘弹性等等。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用光声本征谱分析法无损评估材料疲劳程度的方法，该方法利用光声效应以及最优化算法无损测量材料本征谱及其本征频率，进而根据本征频率对材料疲劳程度进行无损检测的方法。该方法利用光声效应检测弹性体的本征频率，进而根据疲劳条件下材料本征频率的变化，可以评估材料的疲劳程度。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用光声本征谱分析法无损评估材料疲劳程度的方法，其利用激光脉冲照射弹性体使其在光声效应作用下辐射声波，通过分析弹性体辐射出的光声信号，可以得到弹性体的光声本征谱，从光声本征谱中提取出弹性体的本征频率。材料发生疲劳时，会伴随有弹性特性变化，从而导致其本征频率的改变。因此，根据光声本征谱分析法获得的材料的本征频率和弹性参量的变化，可以对材料的疲劳程度进行无损检测和评估。具体包括以下步骤：

步骤1，使用脉冲激光器对待测材料(弹性体)照射脉冲激光。待测材料在光声效应激发后向周围媒质辐射声波。

步骤2，接收待测材料辐射出的声波信号

步骤3，通过接收到的待测材料辐射出的声波信号计算出声波信号的时频图。在时频图的尾部得到待测材料的本征频率谱线，提取本征频率谱线得到待测材料的本征频率，该本征频率记为测得的本征频率g_i。