基于超聲波波長變化的材料應力檢測技術的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無損檢測領域，涉及到基于超聲波波長變化的材料應力檢測技術。
【背景技術】
[0002] 超聲檢測是國內外應用最廣、使用頻率最高且發展較快的一種無損檢測技術，已 經成為材料和結構無損檢測與評價的最常用手段之一。它是一種無損檢測方法，不會對構 件造成損傷，并且不會對外界環境造成污染。超聲波穿透能力強，能同時測量構件表面殘余 應力和內部應力。采用超聲波傳感器進行超聲波的發射和接收，對構件表面質量要求低，可 實現非接觸測量。超聲波受環境影響較小，檢測速度快，可靠性好。
[0003] 傳統超聲波應力檢測方法中是采用時間差法來表征傳播速度與應力間的關系，然 而傳播速度通常非常大，導致相同距離時不同應力作用下傳播聲時差距很微弱，需要采用 較高的采樣率，而h=ct，當h固定時，通常通過檢測時間t的變化量At來測量C，但是C 的速度較大，t變化較小，采樣率較高，因為h/AtOCC，因此常規方法動態誤差大。

【發明內容】

[0004] 為解決上述問題，本發明提出了基于超聲波波長變化的材料應力檢測技術，可以 減小動態誤差，因為固定頻率時，速度C與波長X成正比，應力發生變化，波長V隨之發生 變化，通過與參考信號的比較可計算出波長V的變化量，進而可求出超聲波速度C的變化 量，最終求出應力的變化量。
[0005] 本發明采用的技術方案是：采用超聲波探頭1作為超聲波激勵探頭，超聲波探頭2 作為超聲信號接收探頭。用固定頻率為f?的功率信號連續激勵探頭1。當被測材料未加載 應力時，取探頭1與探頭2之間的直線距離為單個波長，即h=Vtl=c ，Vtl為未加載應力 時的波長，Ctl為未加載應力時的聲速；定義探頭1激勵信號的一個最大幅值點與探頭2接 收信號的最大幅值點的最小相位差為參考相位（如圖2)。保持距離h和頻率f不變， 對被測材料加載應力，記此時超聲波的波長為V1，聲速為C1，同樣定義激勵信號的一個最大 幅值點與接收信號的一個最大幅值點的最小相位差O1為計算相位（如圖3);將計算相位
【主權項】
1. 一種基于超聲波波長變化的材料應力檢測技術，其特征在于：包括以下步驟： (1)選用固定頻率為f的功率信號連續激勵超聲波探頭1，超聲波探頭1和超聲波探頭 2垂直放置在被測材料上； ⑵被測材料未加載應力時，取探頭1與探頭2之間的直線距離為單個波長，即h = V。 =CcZf ,Vtl為未加載應力時的波長，C C1為未加載應力時的聲速；定義探頭1激勵信號的一個 最大幅值點與探頭2接收信號的最大幅值點的最小相位差O tl為參考相位；
(3) 保持距離h和頻率f不變，對被測材料加載應力，記此時超聲波的波長為V1，聲速為 C1;同樣定義激勵信號的一個最大幅值點與接收信號的一個最大幅值點的最小相位差Φ i 為計算相位； (4) 將計算相位O1與參考相位Φ ^作差，得到 可以將其變 形為
V = VfV。)。由于V = c/f
，頻率f固定， Λ V與Λ C成正比，而Ac與Λ 〇成正比例關系（如公式1)，由此可以計算出應力改變 量。
2. 如權利要求1所述的基于超聲波波長變化的材料應力檢測技術，其特征在于：權利 要求（2)中所述的參考相位為不施加應力時的發射信號與接收信號最大幅值點間的最小 相位差，計算相位為施加不同應力時的發射信號與接收信號最大幅值點間的最小相位差； 以參考相位與計算相位之間的相位差表征應力引起超聲信號在被測材料中傳播速度的改 變量。
【專利摘要】本發明屬于無損檢測領域，涉及到基于超聲波波長變化的材料應力檢測技術。本發明原理是超聲波聲彈性原理：在材料中的傳播速度c會在一定程度上受材料中應力的影響，根據v＝c/f，當頻率f固定時，聲速c與波長v成正比，通過檢測經過相同路徑到達同一個點時的相位，可得到波長的變化，從而得到聲速的變化，最終可以得到應力的變化量。該方法與傳統超聲波測量應力方法相比，具有測量實時性高、適于在線檢測、應力的瞬態檢測，動態誤差小，測量精度高的優點。
【IPC分類】G01L1-25, G01N29-04
【公開號】CN104764803
【申請號】CN201410820938
【發明人】梁巍, 吳舒嫻, 付柯楠, 肖永良, 賈薇
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年12月25日