[发明专利]一种非接触无损评估材料各向异性的方法和装置

权利要求书

1.一种非接触无损评估金属材料各向异性的装置，其特征在于：包括相互电连接的信号收发集成末端、信号生成/接收模块和信号控制/显示模块，所述信号收发集成末端包括用于信号激励和接收的信号激励/接收装置，该信号激励/接收装置包括电磁超声激励部件和电磁超声接收部件；所述信号生成/接收模块包括信号发生/接收装置，所述信号控制/显示模块由计算机和示波器实现；

所述信号发生/接收装置用于向所述电磁超声激励部件发送驱动信号并接收信号，所述电磁超声激励部件用于激励出向特定方向偏振的超声横波信号；所述电磁超声接收部件用于接收沿任何方向偏振的超声横波信号；所述示波器用于显示驱动信号和接收信号的波形；所述计算机用于控制所述信号发生/接收装置经由电磁超声激励部件激励出步进频率的超声横波信号，并通过分析电磁超声接收部件每个步进频率点上的接收信号计算出被检试件的谐振频谱，从而评估各向异性金属板材的各向异性程度及各向异性主轴方向；所述信号收发集成末端还包括将信号激励/接收装置以一定间隔距离固定的传感器固定装置、与信号激励/接收装置和传感器固定装置连接的传感器旋转装置以及控制传感器旋转装置动作的旋转模块控制装置；所述传感器固定装置包括一方形支架，方形支架的两末端分别连接电磁超声激励部件和电磁超声接收部件，使电磁超声激励部件和电磁超声接收部件以一定间隔距离固定；所述电磁超声激励部件与方形支架之间设置有旋转模块，旋转模块通过信号控制线与旋转模块控制装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种非接触无损评估金属材料各向异性的装置，其特征在于：所述电磁超声激励部件为线性偏振型电磁超声传感器，其具体包括跑道形线圈、第一永磁铁、第一环氧树脂胶体以及第一绝缘胶带，所述第一永磁铁由所述第一环氧树脂胶体包裹，所述第一环氧树脂胶体的顶部粘贴所述跑道形线圈，所述第一绝缘胶带粘贴于贴跑道形线圈的上方。

3.根据权利要求2所述的一种非接触无损评估金属材料各向异性的装置，其特征在于：所述电磁超声接收部件为径向辐射型电磁超声传感器，其具体包括圆形线圈、第二永磁铁、第二环氧树脂胶体以及第二绝缘胶带，所述第二永磁铁由所述第二环氧树脂胶体包裹，所述第二环氧树脂胶体的顶部粘贴所述圆形线圈，所述第一绝缘胶带粘贴于贴圆形线圈的上方。

4.根据权利要求3所述的一种非接触无损评估金属材料各向异性的装置，其特征在于：该装置包括如下检测步骤：

1)将线性偏振型电磁超声传感器的标记方向与被检试件的轧制方向对齐，并将径向辐射型电磁超声传感器放置于对侧，保证线性偏振型电磁超声传感器和径向辐射型电磁超声传感器的中轴线对齐，并利用方形支架将线性偏振型电磁超声传感器和径向辐射型电磁超声传感器固定；

2)将线性偏振型电磁超声传感器靠近被检试件，由线性偏振型电磁超声传感器激励一定频带宽的步进频率的超声横波信号，通过分析由径向辐射型电磁超声传感器接收的每个步进频率点上的信号计算出被检试件的谐振频谱；从所述谐振频谱中标记出共振频率；

3)旋转模块控制装置控制旋转模块旋转线性偏振型电磁超声传感器，在分别仅出现慢横波频谱和快横波频谱向计算机回传旋转角度以做标记；

4)旋转线性偏振型电磁超声传感器，在同时出现快横波和慢横波频谱时，提取谐振频谱信号，并在频谱中提取对应的快横波共振频率f⁽¹⁾与慢横波共振频率f⁽²⁾；

5)根据快横波频率及和慢横波频率构造所述被检试件的各向异性参数B：

被检试件的各向异性参数B的计算公式为：

其中f⁽¹⁾和f⁽²⁾分别是快横波共振频率和慢横波共振频率；

6)基于步骤3)标记的旋转角度，由轧制方向作为基准线标记出各向异性主要方向，定向的评估金属材料的各向异性方向；

基于所述被检试件的各向异性参数，比较完好材料和经过不同程度退火热处理材料的各向异性参数的不同，定性和定量地评估金属材料的各向异性程度。