[发明专利]声表面波技术探测各向同性材料表层杨氏模量的检测方法

摘要

一种声表面波技术探测各向同性材料表层杨氏模量的检测方法：在各向同性试件表面内激发出宽频声表面波，得到声表面波传播方向上的色散曲线；对实际相速度数据进行拟合处理，得最接近的真值相速度和相速度波动区间；建立笛卡尔坐标几何模型，得含有未知的介质杨氏模量、泊松比、传播方向的方向余弦、按照经验数值给定的波幅衰减系数、波数、以及波速的表面波基本传播方程；计算假设笛卡尔坐标几何模型内的波速与波数的对应关系，联立理论关系式，得理想条件下的波速、频率和杨氏模量的相互关系；据理想条件下波速、频率和杨氏模量的相互关系及实际条件下色散曲线，反求介质内的杨氏模量。本发明实现了对各向同性材料表层的杨氏模量进行有效测量。

主权项

一种声表面波技术探测各向同性材料表层杨氏模量的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：1）利用短时脉冲激光器在各向同性试件表面内激发出宽频声表面波，将所获得的声表面波信号进行频域变换和色散曲线计算，以得到在声表面波传播方向上的色散曲线v=v(f)，其中，v(f)是相速度，f是频率；2）对步骤1）得到的实际相速度数据v_sh(f)进行拟合处理，获得最为接近v=v(f)的真值相速度以及由于被测各向同性试件物理性能突变所导致的相速度波动区间[v_min(f_a),v_max(f_b)]；3）建立理想条件下笛卡尔坐标几何模型，并推导出声表面波在弹性介质内的波动方程和介质微元的位移模型方程，获得含有未知的介质杨氏模量E、泊松比μ、传播方向的方向余弦l₁，l₂，l₃、按照经验数值给定的波幅衰减系数b、波数k、以及波速v的表面波基本传播方程v=v(E,k)；4）根据连续应力边界条件，计算假设笛卡尔坐标几何模型内的波速v与波数k的对应关系，联立理论关系式f=kv/2π，获得理想条件下的波速v、频率f和杨氏模量E的相互关系v=v(f,E)；5）根据所获理想条件下波速v、频率f和杨氏模量E的相互关系v=v(f,E)，以及实际测量条件下所获色散曲线v=v（f），反求介质内的杨氏模量E。