[发明专利]一种载波调制非线性超声导波损伤检测方法

权利要求书

1.一种载波调制非线性超声导波损伤检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1根据检测对象的频率响应特性选取高低频率成分，将高频成分进行延时处理并与低频成分组合构成调制载波信号；

步骤S2采用单激励-单接收方式进行信号采集，由单一激励换能器激发已调制的含高频成分与低频成分的调制载波信号，载波信号传播时与损伤相互作用产生非线性调制效应，并通过透射法由接收换能器采集；

步骤S3根据高频成分的到达时间和端面反射回波时间截取信号进行分析，对信号滤波和归一化处理后，采用经验模态分解方法对接收信号进行分解，根据分解的各IMF频谱信息选取包含基频和非线性频率成分的IMF分量进行信号重构；

步骤S4提取高频与低频调制旁瓣的差频分量，即非线性成分分量，计算非线性系数，以无损伤非线性系数为基准，对材料损伤程度进行评估；

所述步骤S1中低频成分采用连续正弦波，高频成分采用汉宁窗调制20峰正弦波，将高频成分进行延时处理与低频成分组合构成调制载波信号，高频成分延时长度取值大于低频信号到达接收换能器的时间；

所述步骤S2中单一激励换能器产生包含两种频率成分的激励信号，采用单激励-单接收方式进行信号采集，由单个超声换能器单元激励调制载波信号，在经过损伤后由单个压电超声换能器单元接收透射信号；

所述步骤S3中截取信号应包含基频及其与损伤相互作用产生的非线性分量，截取信号的起点为高频成分到达接收换能器的时间，终点为端面反射回波到达接收换能器的时间；信号重构是根据经验模态分解后的各IMF分量频谱信息进行选取，采用包含基频及调制差频成分的IMF分量进行重构。

2.如权利要求1所述的载波调制非线性超声导波损伤检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，高频成分延时处理后与低频成分组合构成的调制载波信号为单一信号源，其中选取的高频率成分与低频率成分分别为响应强度接近响应最大值1/2的左右两边两个频率成分。

3.如权利要求1所述的载波调制非线性超声导波损伤检测方法，其特征在于，步骤S3中将归一化处理应用于信号分解之前，即将时域信号归一化后再进行分析，消除由传感器外在因素产生的误差。

4.如权利要求1所述的载波调制非线性超声导波损伤检测方法，其特征在于，步骤S4中非线性系数为差频调制旁瓣能量与基频信号能量的比值。

5.如权利要求1所述的载波调制非线性超声导波损伤检测方法，其特征在于，所述步骤S4中以无损伤非线性系数β_s为基准对检测对象损伤情况进行评估，(0-1.5β_s]、(1.5β_s-3β_s]、(3β_s-]分别定义为无损伤、轻度损伤和重度损伤。