[发明专利]一种用于金属圆管微损伤评价的非线性扭转模态超声导波方法

权利要求书

1.一种用于金属圆管微损伤评价的非线性扭转模态超声导波方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据待测金属圆管试件的物理参数和几何参数，计算出扭转模态的相速度频散曲线；

S2、根据所得的相速度频散曲线，选择相应的基频扭转模态和激发频率；

S3、将激励超声换能器以及三次谐波接收换能器与金属圆管试件的外表面耦合，所述激励超声换能器选用磁滞伸缩超声换能器或压电超声换能器；

S4、由基频信号发生系统产生一个基频信号,采用该基频信号激励所述激励超声换能器在未损伤金属圆管试件中产生基频扭转模态导波,该导波在所述金属圆管试件中传播并在其内部产生扭转模态三次谐波,然后通过所述的三次谐波接收换能器接收在所述的基频扭转模态超声导波和扭转模态导波三次谐波信号，通过傅里叶变换得出基频扭转模态超声导波的幅值A1以及扭转超声导波三次谐波的幅值A3，计算未损伤金属圆管试件中该传播距离时的等效三阶非线性声参量γ'₀，其计算公式为：

S5、移动三次谐波接收换能器的位置，改变导波的传播距离，重复步骤S4，计算不同位置的等效三阶非线性声参量；

S6、在同一个被检测未损圆管道中检测不少于5次不同传播距离的等效三阶非线性声参量γ'₀，并记下传播距的数值x；

S7、绘制被测未损圆管的等效三阶非线性声参量γ'₀随传播距离x的线性变化曲线，并计算出该拟合直线的斜率k0,无损金属圆管的非线性参量γ₀＝k0；

S8、进行γ_d和γ₀的对比，如果圆管内部存在微观损伤，γ_d相对于γ₀有非常明显的变化，根据这一变化表征材料内部的微损伤。

2.根据权利要求1所述的一种用于金属圆管微损伤评价的非线性扭转模态超声导波方法，其特征在于，利用扭转模态超声导波的三次谐波效应对圆管的微损伤进行检测和评价。

3.根据权利要求1所述的一种用于金属圆管微损伤评价的非线性扭转模态超声导波方法，其特征在于，基频扭转模态可以取任意模态，激励频率可以在整个频带范围取，其三次谐波都具有累积效应。

4.根据权利要求1所述的一种用于金属圆管微损伤评价的非线性扭转模态超声导波方法，其特征在于，步骤S3中的压电超声换能器采用铌酸锂、石英或压电陶瓷材料制成，步骤S3中磁滞伸缩换能器的磁滞伸缩材料可采用镍钴合金，基频≤5MHz，所述三次谐波换能器为宽带，用于接收基频信号及对应的三次谐波信号。

5.根据权利要求1所述的一种用于金属圆管微损伤评价的非线性扭转模态超声导波方法，其特征在于，步骤S3中选用磁滞伸缩换能器时，接收换能器感应线圈的动态绕组的间隔变为激励换能器感应线圈绕组间隔的1/3；选用压电超声换能器时，要选用宽频的压电超声换能器，以便能够接收到三次谐波信号。