[发明专利]一种通过非线性混频声波来评估微裂纹宽度的方法

说明书

本发明公开了一种通过非线性混频声波来评估微裂纹宽度的方法，首先激发两列频率不同的声波，分别作为激励信号和调制信号；然后接收经过材料的混合声波，进行快速傅里叶变换，得到混合声波的频谱图；接着分析混合声波频谱图，确定是否存在旁瓣缺级，若存在，计算微裂纹宽度，否则调节调制信号幅值，并重新探测。本发明在现有技术确定是微纹的情况下，能够根据裂纹宽度对非线性旁瓣的影响确定微裂纹的宽度，为缺陷检测、裂纹生长以及材料寿命评估提供理论依据。

技术领域

本发明涉及无损检测技术，具体涉及一种通过非线性混频声波评估微裂纹宽度的方法。

背景技术

无损检测是在不对材料形状、材料使用性能造成破坏的情况下对材料进行检测的方法。声波在材料中的传播会受到材料结构的影响，当材料结构不连续或者不均匀时，声波的传播会有反射、折射、散射以及延时等现象，通过对材料中这些声波参数进行检测，就可以得到材料中杂质、裂纹等信息。

传统的裂纹检测方法根据传播过程中声波线性特征的变化确定裂纹的定位和尺寸，但是只能对较大的裂纹进行检测。由于材料中的裂纹会引起非线性现象，即使裂纹很小，也会产生很强的非线性现象。基于这一特性，非线性混频声学方法通过外加调制信号改变裂纹状态来对激励信号进行调制，可以根据产生的非线性旁瓣确定是否有微缝，但是还不能有效评估裂纹的参数。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过非线性混频声波评估微裂纹宽度的方法，不仅能对微裂纹进行检测，还可以评估裂纹参数。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种通过非线性混频声波评估微裂纹宽度的方法，包括如下步骤：

步骤1、激发两列频率不同的声波，分别作为激励信号和调制信号；

步骤2、接收经过材料的混合声波，进行快速傅里叶变换，得到混合声波的频谱图；

步骤3、分析混合声波频谱图，确定是否存在旁瓣缺级，若存在，则转至步骤4计算微裂纹宽度，否则调节调制信号幅值，并转至步骤2重新探测；

步骤4、根据旁瓣缺级，计算微裂纹宽度：

式中，a为微裂纹宽度，A_L为调制信号幅值，F_L为调制信号频率，T_c为裂纹壁接触时间， n为旁瓣缺级。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明在现有技术确定是微纹的情况下，能够根据裂纹宽度对非线性旁瓣的影响确定微裂纹的宽度，为缺陷检测、裂纹生长以及材料寿命评估提供理论依据。

附图说明

图1为本发明评估微裂纹宽度的方法流程图；

图2为非线性混频声学法的检测原理图；

图3为不同调制信号大小时的两个频谱图，3(a)中T₁＝3.51，3(b)中T₁＝3；

图4为构建裂纹宽度和旁瓣缺级关系的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。

如图1所示，同过非线性混频声波评估微裂纹宽度的方法，包括如下步骤：

步骤1、激发两列频率不同的声波，分别作为激励信号(检测信号)和调制信号。