[发明专利]一种测量材料超声横波衰减系数与频率关系的方法和装置

权利要求书

1.一种测量材料超声横波衰减系数与频率关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定底面耦合有测试块的缓冲块的耦合界面的反射系数，其中，所述耦合界面为所述缓冲块与所述测试块之间的耦合界面；

利用超声探头透过所述缓冲块向耦合在所述缓冲块底面的所述测试块发射不同频率的超声波信号；其中，所述超声探头为横波接触式直探头，且所述超声波信号为窄带脉冲单频正弦波信号；

利用所述超声探头分别接收经所述测试块顶面反射的和经所述测试块底面反射的不同频率的所述超声波信号的回波信号；

根据经所述测试块顶面和底面反射的所述回波信号并结合耦合界面的反射系数计算出不同频率下的所述超声波信号对应的所述测试块的超声横波衰减系数；

根据各个所述超声波信号的频率与各个所述超声波信号的频率对应的所述超声横波衰减系数拟合得到所述测试块的超声横波频域衰减曲线。

2.根据权利要求1所述的测量材料超声横波衰减系数与频率关系的方法，其特征在于，所述确定底面耦合有测试块的缓冲块的耦合界面的反射系数包括以下步骤：

利用超声探头分别向单独的所述缓冲块和底面耦合有所述测试块的所述缓冲块发射相同频率的超声波信号，并利用所述超声探头接收经所述缓冲块底面反射的所述超声波信号的回波信号；

根据经所述缓冲块底面反射的所述回波信号计算出所述缓冲块与所述测试块的耦合界面的反射系数。

3.根据权利要求1所述的测量材料超声横波衰减系数与频率关系的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述缓冲块与所述测试块的耦合界面的反射系数：

其中，R₁₂(f)为超声波信号经所述缓冲块与所述测试块耦合界面反射时的反射系数；S₁(f,2d)为单独测量缓冲块时，经所述缓冲块底面反射的所述超声波信号的回波信号的幅值；S₂(f,2d)为测量所述缓冲块和所述测试块组合的双层介质时，经所述缓冲块底面反射的所述超声波信号的回波信号的幅值；R₁₃为超声波信号经所述缓冲块与空气界面反射时的反射系数；f为所述超声波信号的频率；d为所述缓冲块的厚度。

4.根据权利要求1所述的测量材料超声横波衰减系数与频率关系的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述测试块的超声横波衰减系数：

其中，α_s(f,2z)为所述测试块的超声横波衰减系数；S_f(f,2d)为由所述测试块顶面反射的所述回波信号的幅值；S_b(f,2d')为由所述测试块底面反射的所述回波信号的幅值；D₁(f,2d)为所述超声波信号在所述缓冲块中传播时的衍射修正项；D₂(f,2d')为所述超声波信号在所述缓冲块和测试块中传播时的总衍射修正项；T₁₂为所述超声波信号经过所述缓冲块与所述测试块界面处的透射系数；T₂₁为所述超声波信号经过所述测试块与所述缓冲块界面处的透射系数；R₁₂为所述超声波信号经所述缓冲块与被测块界面反射时的反射系数；R₂₃为所述超声波信号经所述测试块与空气界面反射时的反射系数；d为所述缓冲块的厚度；d'为超声波信号在所述缓冲块与所述测试块中传播的声程；f为所述超声波信号的频率；z为所述测试块的厚度。