[发明专利]一种超声导波绝对波数曲线快速测量方法

权利要求书

1.一种超声导波绝对波数曲线快速测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)在板结构中布置用于测量的超声导波激励器和传感器，组成两个激励器-传感器对；

(2)在其中一对激励器-传感器的激励器上加载激励信号，基于传感器获取的传感信号测量选定超声导波模式的相对波数曲线，步骤(2)的方法如下：

(2.1)确定中心角频率为ω_c的窄带激励信号v_a(t)，利用所选的其中一个激励器-传感器对，在激励器上加载v_a(t)，传感器获取传感信号v₁(t)，并从v₁(t)中提取所选超声导波模式的直达波信号v_d1(t)；

(2.2)分别基于傅里叶变换计算窄带激励信号v_a(t)和所选超声导波模式直达波信号v_d1(t)的频谱V_a(ω)和V_d1(ω)；

(2.3)根据V_a(ω)和V_d1(ω)，将v_a(t)和v_d1(t)之间的相位差谱计算为：

其中，Φ₁(ω)为计算出的相位差谱，Arctan[]表示反正切运算，Re1表示V_a(ω)/V_d1(ω)的实部，Im1表示V_a(ω)/V_d1(ω)的虚部；

(2.4)对Φ₁(ω)进行解缠绕相位展开处理得到相对相位差谱Φ_rel(ω)；

(2.5)将相对波数曲线计算为K_rel(ω)＝Φ_rel(ω)/L₁，其中，L₁为所选激励器与传感器的间距；

(3)在另外一对激励器-传感器的激励器上施加激励信号，基于传感器获取的传感信号测量选定超声导波模式在信号中心频率处的绝对波数值；步骤(3)的方法如下：

(3.1)获取另一个激励器-传感器对在窄带激励信号v_a(t)下的传感信号v₂(t)，并从v₂(t)中提取所选超声导波模式的直达波信号v_d2(t)；

(3.2)基于傅里叶变换计算所选超声导波模式直达波信号v_d2(t)的频谱V_d2(ω)；

(3.3)根据V_d1(ω)和V_d2(ω)，将v_d1(t)和v_d2(t)之间的相位差谱计算为：

其中，Φ₂(ω)为计算出的相位差谱，Re2表示V_d1(ω)/V_d2(ω)的实部，Im2表示V_d1(ω)/V_d2(ω)的虚部；

(3.4)将所选超声导波模式在中心频率处的绝对波数值K_abs(ω_c)计算为K_abs(ω_c)＝Φ₂(ω_c)/(|L₂-L₁|)，其中，L₂为另一对激励器与传感器的间距；|L₂-L₁|应小于所选超声导波模式在信号中心角频率ω_c处的半波长；

(4)根据相对波数曲线和绝对波数值，求取所选超声导波模式的绝对波数曲线，步骤(4)的方法如下：

(4.1)利用相对波数曲线K_rel(ω)获取中心频率处的相对波数值K_rel(ω_c)，根据相对波数值K_rel(ω_c)和绝对波数值K_abs(ω_c)，将相对波数曲线K_rel(ω)与绝对波数曲线K_abs(ω)之间的相对误差确定为Δk_err＝K_abs(ω_c)-K_rel(ω_c)；

(4.2)将绝对波数曲线K_abs(ω)求取为K_abs(ω)＝K_rel(ω)+Δk_err。