[发明专利]非线性超声评估优化热处理工艺的装置

摘要

本发明公开一种非线性超声评估优化热处理工艺的装置，包括信号激励/接收器、衰减器、激励探头、接收探头、前置放大器、示波器和计算机，通过获取试件中传播的超声波基频信号A₁和二次谐波的波幅A₂，计算出试件的非线性声学参数β′，其中基于得到的相对非线性声学参数的值β′，比较未处理材料和经过不同热处理过程的非线性声学参数的不同。本发明基于热处理可以改变材料的微观结构，而超声传播的非线性响应和材料的微观结构有直接的关系，本发明可以非破坏、快速、有效地评估热处理工艺效果，进行优化、完善热处理工艺相关参数。

主权项

一种非线性超声评估优化热处理工艺的装置，其特征在于：包括信号激励/接收器、衰减器、激励探头、接收探头、前置放大器、示波器和计算机，信号激励/接收器激励适合试件的一定频率超声波信号，经过衰减器以提高信噪比并连接激励探头，超声波信号被导入到试件中，在试件的另一端连接接收探头检测传播的声波信号，经前置放大器后进行滤波并依次送入到信号激励/接收器、示波器中，示波器获取接收到的信号波形将其输入计算机中；由信号激励/接收器获得的数据也一并输入计算机进行信号分析；上述非线性超声评估优化热处理工艺的装置的检测步骤如下：1)将经过不同热处理工艺的试件固定在夹具中；2)根据试件的材质选择适合的超声波频率，由信号激励/接收器产生超声信号；3)将产生的超声信号通过衰减器，以提高信噪比；4)经过衰减之后的信号，由激励探头导入试件，再由接收探头接收，经前置放大器放大后回到信号激励/接收器中；5)为保证统一的耦合状态，在信号激励探头和接收探头上设有固定装置以保证探头与试件接触耦合状态稳定；6)利用示波器获取接收到的信号波形，将其输入计算机中；由信号激励/接收器获得的数据也一并输入计算机；7)接收探头将接收的信号通过前置放大器后滤波，并将信号在示波器上经过100～2000次平均后存储；8)将存储的信号经过Hanning窗户处理，选择其中稳定的部分进行时‑频变换，有效获得基频波的幅度A₁和双倍频二阶谐波的信号幅度A₂，计算A₂/A₁²数值；9)计算相对非线性声学参数；非线性声学参数β的值与基频波和二阶谐波的波幅相关，其计算公式为$\mathrm{\β}=\frac{8A_2}{A_1^2{k}^{2}x}$其中A₁和A₂分别是基频波和二阶谐波的振幅，k是波数，x是波传播的距离，试验中只需要得到相对的非线性声学参数β′即可，表达式如下：${\mathrm{\β}}^{\′}=\frac{A_2}{A_1^2}\∝\mathrm{\β}$10)基于得到的相对非线性声学参数的值，比较未处理材料和经过不同热处理过程的非线性物理参数的不同，选择非线性参数最低的一组作为最优化的热处理工艺。