[发明专利]超声波无损检测系统和方法

权利要求书

1.一种超声波无损检测系统，其特征在于，所述超声波无损检测系统包括：

射频收发装置，所述射频收发装置的输出端连接示波器（7）的输入端，以用于产生射频信号并将来自滤波装置的新的反馈信号传递给所述示波器（7）；

滤波装置，所述滤波装置连接所述射频收发装置，以用于过滤来自所述射频收发装置的信号，并将过滤后生成的检测信号传递给自发自收装置，以及用于过滤来自所述自收自发装置的反馈信号，并将所述反馈信号过滤后生成的所述新的反馈信号传递给所述射频收发装置；

自发自收装置，所述自发自收装置连接所述滤波装置和超声换能器（5），并且，所述自发自收装置用于隔离检测信号和新的反馈信号，所述自发自收装置包括双工器（4），所述双工器（4）用于隔离所述检测信号和所述新的反馈信号；

超声换能器（5），所述超声换能器（5）用于检测待测试件（6）后，获取所述反馈信号，并将所述反馈信号反馈给所述自发自收装置；

所述超声波无损检测系统是以下列公式为基础所设计的：

声波在均匀各项同性弹性介质中一维传播的动力学方程可表示为：

式中，变量，和分别为应力、应变及位移；和E为质量密度和杨氏模量；逗号后面的x和t分别表示对空间或时间求导；

将以上方程结合起来，就得到以位移场为变量的Navier方程：

波动方程的简谐波解为：

式中，是纵波速度的平方，是角频率，k是波数；以上是线性问题的波动方程解；然而，对于非线性问题，应力-应变之间关系为：

式中，是材料的声非线性参数，由于材料非线性，一维波动方程也变成非线性：

以给定位移边界条件为例，位移边界条件下的总位移可表示为：

其中，是材料声非线性参数，是角频率，c是体波波速，是基波传播距离，U是入射波幅值，t是时间，是阶跃函数，为位移边界条件下的总位移，为静态分量幅值。

2.根据权利要求1所述的超声波无损检测系统，其特征在于，所述滤波装置包括高通滤波器（2），所述高通滤波器（2）用于过滤低频信号以生成检测信号，并且所述高通滤波器（2）的输入端连接所述射频收发装置，其输出端连接所述双工器（4），所述射频信号通过所述高通滤波器（2）的输入端进入所述高通滤波器（2），滤波后生成的所述检测信号通过其输出端传输至所述自发自收装置。

3.根据权利要求2所述的超声波无损检测系统，其特征在于，所述滤波装置还包括低通滤波器（3），所述低通滤波器（3）用于过滤高频信号以生成新的反馈信号，并且所述低通滤波器（3）的输入端连接所述双工器，所述其输出端连接所述射频收发装置，所述反馈信号通过所述低通滤波器（3）的输入端进入所述低通滤波器（3），滤波后生成的所述新的反馈信号通过所述其输出端传输至所述射频收发装置。

4.根据权利要求3所述的超声波无损检测系统，其特征在于，所述双工器（4）包括检测信号输入端、检测信号输出端、反馈信号输入端和反馈信号输出端，所述检测信号输入端连接所述高通滤波器（2）的输出端，所述反馈信号输出端连接所述低通滤波器（3）的输入端，所述检测信号输出端和所述反馈信号输入端均与所述超声换能器（5）连接。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的超声波无损检测系统，其特征在于，所述超声波无损检测系统还包括计算机（8），所述计算机（8）连接所述射频收发装置，以用于给所述射频收发装置下发超声波产生指令以及存储所述新的反馈信号。