[发明专利]一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法和装置

权利要求书

1.一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，将经过热处理的试件，分两步导入相应的共振频率f超声信号和非共振频率f/3超声信号，从两幅接收信号的频谱中分别获取上述超声波在频谱f处的基波幅值A₁和三次谐波幅值A₃，计算出试件的共振相对三次非线性声学参数γ_r，其中γ_r＝A₃/A₁；基于得到的相对三次非线性声学参数的值γ_r，比较完好材料和经过不同程度退火热处理材料的非线性声学参数的不同，定性和定量地评估金属材料的退火热处理效果；

所述非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，检测步骤如下：

1)将电磁超声换能器靠近被检试件；

2)由电磁超声换能器激励一种较宽的扫频信号，获得被检试件的谐振频谱；

3)从被检试件的谐振频谱中选择出合适的共振频率f超声信号和非共振频率f/3超声信号；

4)由电磁超声换能器激励出步骤3)所选择出的共振频率f信号并导入被检试件，再由接收换能器接收并返回至接收单元；

5)接收单元将接收的信号滤波并取一定次数平均，选择适当且较宽的信号区间进行加窗傅里叶时频变换，并在频谱中提取步骤3)中的共振频率f超声信号激励时的频率f处对应的基波幅值A₁；

6)由电磁超声换能器激励出步骤3)所选择出的非共振频率f/3超声信号并导入被检试件，再由接收换能器接收并返回至接收单元；

7)接收单元将接收的信号滤波并取一定次数平均，选择适当且较宽的信号区间进行加窗傅里叶时频变换，并在频谱中提取步骤3)中的非共振频率f/3超声信号激励时的频率f处对应的三次谐波幅值A₃；

8)计算共振相对三次非线性声学参数：

共振相对三次非线性声学参数γ_r的值与步骤5)和步骤7)所获得的幅值相关，其计算公式为

其中A₁和A₃分别是共振频率f超声信号和非共振频率f/3超声信号激励时各自在频谱中对应频率f处的基波幅值和三次谐波幅值；

9)基于得到的共振相对三次非线性声学参数的值，选择完好材料的非线性物理参数作为评价基准，对比检测、评估其他经过不同程度热处理的同类金属材料。

2.根据权利要求1所述的一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，其特征在于：检测过程中，为保证电磁超声换能器与试件之间的非接触耦合状态稳定一致，测量中电磁超声换能器需要被安置在试件附近一固定距离处。

3.根据权利要求1所述的一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，其特征在于：检测过程中使用的电磁超声换能器为单模态超声激励换能器，所述试件是铁磁性材料或非铁磁性材料。

4.根据权利要求1所述的一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，其特征在于：步骤3)中，为利用超声在试件中的共振效应来提高非线性响应，需要先扫频，结合超外差相敏检波法测量出材料的谐振频谱，然后从谐振谱中选择出合适的共振谐波频率和相应的非共振基波频频，以进行共振非线性参数的构造。

5.根据权利要求1所述的一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，其特征在于：步骤2)，4)，5)，6)，7)中，利用示波器获取接收到的信号波形，将其输入计算机中；由接收单元获得的数据也一并输入计算机。