[发明专利]一种基于漏兰姆波的探测固体板底部目标的装置及方法

说明书

本发明属于超声探测设备技术领域，具体涉及一种基于漏兰姆波的探测固体板底部目标的装置，其包括：第一信号发射器、第一示波器、第一超声换能器(1)、第二信号发射器、第二示波器、第二超声换能器(2)、固体板(5)和数据处理模块；固体板底部目标(3)置于固体板(5)的下方，第一超声换能器(1)和第二超声换能器(2)相对放置，二者置于固体板(5)之上；第一超声换能器(1)和第二超声换能器(2)均倾斜θ角度；第一超声换能器(1)上还顺序连接第一信号发射器和第一示波器，第二超声换能器上(2)还顺序连接第二信号发射器和第二示波器；所述数据处理模块，用于根据L₁和L₂，计算固体板底部目标(3)的水平位置和垂直位置。

技术领域

本发明属于超声探测设备技术领域，特别涉及一种基于漏兰姆波的探测固体板底部目标的装置及方法，利用超声波探测不透明固体板的底部目标的水平位置和垂直位置。

背景技术

兰姆波是一种形成于固体板中的导波，具有频散特性，可通过瑞利—兰姆频散方程得到各模式的相(群)速度与频厚积的关系。由于兰姆波传播过程中衰减小，传播距离远，在短时间内能够覆盖大部分的检测范围，被广泛地应用于大面积板、壳结构的无损检测以及材料厚度测量等技术领域。

目前，由于光无法穿透不透明固体板，因此，固体板的底部目标难以通过光学方法进行定位。现有的声学方法能够穿透不透明介质，广泛地应用于海洋探测以及无损检测等。因此，针对固体板的底部目标的探测，可采用声学方法。但是，基于一发一收的声学测量方法，需要逐点对固体板下的具体情况进行实际测量，入射体波垂直穿透单层板会造成较强的能量损失。因此，一发一收式体波测量方法存在效率低下、操作复杂等问题。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的探测方法存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于漏兰姆波的探测固体板底部目标的装置及其方法，可对固体板底部的圆柱体目标，在水平和垂直方向的位置进行定位。利用两个超声换能器分别发射超声波入射到浸入水中的固体板中生成相同的兰姆波，该兰姆波的一部分能量将漏到周围水中，而成为漏兰姆波。泄漏到水中的兰姆波能量将形成两个相同的具有θ角度、频率f的平面波；该两个平面波分别传播至固体板底部的圆柱体目标位置处，并与其相互作用，形成两个具有θ角度、频率f的反射波。该两个反射波将分别反射回固体板中，激励出相同的漏兰姆波，该漏兰姆波将沿着原入射路径返回至对应的原超声换能器，被对应的原超声换能器接收；通过返回的反射波的传播时间以及固体板底部的圆柱体目标的半径，可对固体板底部的圆柱体目标在水平和垂直方向的位置进行确定。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于漏兰姆波的探测固体板底部目标的装置，该探测装置采用一对布置于固体板两端的超声换能器，分别依次以相同的相同θ角度、频率f朝着固体板的中心发射超声波，并传播至固体板底部的圆柱体目标位置处，并与其相互作用，形成具有θ角度、频率f的反射波。该反射波将反射回固体板中，激励出相同的漏兰姆波，该漏兰姆波将沿着原入射路径返回至原超声换能器，被原超声换能器接收；通过返回的反射波的传播时间以及固体板底部的圆柱体目标的半径，可对固体板底部的圆柱体目标在水平和垂直方向的位置进行确定。

该探测装置具体包括：第一信号发射器、第一示波器、第一超声换能器、第二信号发射器、第二示波器、第二超声换能器、固体板和数据处理模块；

第一超声换能器、第二超声换能器、固体板、固体板底部目标均位于水面下；固体板底部目标置于固体板的下方，第一超声换能器和第二超声换能器相对放置，二者置于固体板之上，且二者均与固体板相距Scm，并处于同一水平面上；第一超声换能器和第二超声换能器均倾斜θ角度；第一超声换能器上还顺序连接第一信号发射器和第一示波器，第二超声换能器上还顺序连接第二信号发射器和第二示波器；