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原文传递一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法和装置

专利名称：	一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法和装置
摘要：	本发明公开一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法和装置，通过扫频激励电磁超声横波并获取试件中所有的超声横波共振频率，选择合适的共振三次谐波频率f及其所对应的非共振基波频率f/3，分别激励相应频率的信号并在接收信号的频谱中获取三次谐波幅值A3，以及基频波的幅值A1来构造试件的共振非线性参数基于得到的相对三次非线性声学参数的值γr，比较完好材料和经过不同程度退火热处理材料的非线性声学参数的不同，对比检测、评估金属材料的热处理效果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	厦门大学
发明人：	李卫彬;江畅;许亚茹
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910004221.9
公开号：	CN109738518A
代理机构：	厦门市精诚新创知识产权代理有限公司
代理人：	戚东升
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	361000 福建省厦门市思明南路422号
主权项：	1.一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，将经过热处理的试件，分两步导入相应的共振三次谐波频率超声信号和非共振基频超声信号，从接收信号中获取上述超声波的三次谐波频谱幅值A3和基波的幅值A1，计算出试件的共振相对三次非线性声学参数γr，其中γr＝A3/A1；基于得到的相对三次非线性声学参数的值γr，比较完好材料和经过不同程度退火热处理材料的非线性声学参数的不同，定性和定量地评估金属材料的退火热处理效果。 2.根据权利要求1所述的一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，其特征在于检测步骤如下： 1)将电磁超声换能器靠近被检试件； 2)由电磁超声换能器激励一种较宽的扫频信号，获得被检试件的谐振频谱； 3)从被检试件的谐振频谱中选择出合适的共振三次谐波频率和非共振基波频率； 4)由电磁超声换能器激励出步骤3)所选择出的共振三次谐波频率信号并导入被检试件，再由接收换能器接收并返回至接收单元； 5)接收单元将接收的信号滤波并取一定次数平均，选择适当且较宽的信号区间进行加窗傅里叶时频变换，并在频谱中提取步骤3)中的共振三次谐波频率处对应的信号幅值A3； 6)由电磁超声换能器激励出步骤3)所选择出的非共振基波频率信号并导入被检试件，再由接收换能器接收并返回至接收单元； 7)接收单元将接收的信号滤波并取一定次数平均，选择适当且较宽的信号区间进行加窗傅里叶时频变换，并在频谱中提取步骤3)中的非共振基波频率处对应的信号幅值A1； 8)计算共振相对三次非线性声学参数：共振相对三次非线性声学参数γr的值与步骤5)和步骤7)所获得的幅值相关，其计算公式为其中A3和A1分别是激励三次谐波频率和激励基波频率信号时各自在频谱中对应的幅值； 9)基于得到的共振相对三次非线性声学参数的值，选择完好材料的非线性物理参数作为评价基准，对比检测、评估其他经过不同程度热处理的同类金属材料。 3.根据权利要求2所述的一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，其特征在于：检测过程中，为保证电磁超声换能器与试件之间的非接触耦合状态稳定一致，测量中电磁超声换能器需要被安置在试件附近一固定距离处。 4.根据权利要求2所述的一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，其特征在于：检测过程中使用的电磁超声换能器为单模态超声激励换能器，所述试件是铁磁性材料或非铁磁性材料。 5.根据权利要求2所述的一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，其特征在于：步骤3)中，为利用超声在试件中的共振效应来提高非线性响应，需要先扫频，结合超外差相敏检波法测量出材料的谐振频谱，然后从谐振谱中选择出合适的共振谐波频率和相应的非共振基波频频，以进行共振非线性参数的构造。 6.根据权利要求2所述的一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的方法，其特征在于：步骤2)，4)，5)，6)，7)中，利用示波器获取接收到的信号波形，将其输入计算机中；由接收单元获得的数据也一并输入计算机。 7.一种非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的装置，包括信号激励/接收器、电磁超声激励探头、电磁超声接收探头、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，连接电磁超声激励探头，超声波信号被导入到试件中，在试件的另一端连接电磁超声接收探头检测传播的声波信号，经前置放大器后进行滤波送入到示波器中，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。 8.根据权利要求7所述的非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的装置，其特征在于：所述电磁超声激励探头、接收探头以及被检试件在检测时固定，保证在检测中彼此之间距离不变。 9.根据权利要求7所述的非线性电磁超声谐振评估材料热处理效果的装置，其特征在于：电磁超声激励探头为电磁超声换能器，电磁超声接收探头为接收换能器。
所属类别：	发明专利