详情

原文传递一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法和装置

专利名称：	一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法和装置
摘要：	本发明公开一种用于检测高聚物粘结炸药表面裂纹的超声成像方法和装置，将检测被测材料表面裂纹的换能器作为传感器，在无损伤和有损伤试件上分别布置阵列传感器，激励一定频率的超声波，采集经过各路径无损伤时的参考信号和有损伤时的损伤信号，利用参考信号和损伤信号计算各路径SDC值和空间分布函数，根据各路径SDC值和空间分布函数重构损伤试件检测区域图像。本发明采用一种改进的基于相关性分析的概率损伤重构算法，针对复杂结构形状裂纹优化了传感器阵列方式，通过对时域信号的采集和处理，有效实现了高聚物粘结炸药表面复杂形状裂纹的无损评估。
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;许亚茹;江畅
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910090086.4
公开号：	CN109781865A
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：	G01N29/44(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：	1.一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法，其特征在于：将检测被测材料表面裂纹的换能器作为传感器，在无损伤和有损伤试件上分别布置阵列传感器，激励一定频率的超声波，采集经过各路径无损伤时的参考信号和有损伤时的损伤信号，利用参考信号和损伤信号计算各路径SDC值和空间分布函数，根据各路径SDC值和空间分布函数重构损伤试件检测区域图像。 2.根据权利要求1所述的一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)根据被测试件材料的波速信息设计用于检测被测材料表面裂纹的换能器作为阵列传感器； 2)固定无损伤的被测试件； 3)在无损伤的被测试件表面布置阵列传感器，传感器两两一组成对放置，其中一端激励时另一端接收； 4)信号经耦合进入被测试件表面，采集所有接收端的信号，接着保持传感器位置不变，成对放置的传感器激励端接收端互换，采集所有接收端的信号，此时将采集到的所有信号作为参考信号X； 5)固定有损伤的被测试件； 6)在引入表面裂纹的被测度件表面布置与步骤3)相同阵列传感器，传感器两两一组成对放置，成对传感器其中一端激励时另一端接收； 7)信号经耦合进入被测试件表面，经过裂纹区域之后被接收端接收，采集所有接收端的信号，接着保持传感器位置不变，成对放置的传感器激励端接收端互换，采集所有接收端的信号，此时将采集到的所有信号作为损伤信号Y； 8)综合所有的参考信号X和损伤信号Y，计算每条传感路径上对应信号的平均值μX和μY，将采集到的离散数据中离散点的总个数作为数据长度K，分别计算各路径信号差异系数SDC的值， 9)计算各路径空间分布函数Str,其中，t表示激励端位置编号，r表示接收端位置编号，β为形状系数，表示为βtr＝Rtr,max-damage-range>1，而R表示损伤区域内的点到激励端和接收端之和与激励端接收端的距离之比，即形状系数β取每条传感路径上R的最大值； 10)最后通过对每条路径上的概率分布进行线性叠加，得到带损伤被测试件表面的重构图像，计算公式为 3.根据权利要求2所述的一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法，其特征在于：阵列传感器采用的是表面波换能器，以损伤区域为中心采用正方形分布，使用实验室固定装置对表面波换能器进行固定，在被测材料表面激励出一定频率的表面波以检测被测材料表面裂纹。 4.根据权利要求2所述的一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法，其特征在于：表面波换能器的密封防护底面采用硅胶材料，防护底面内部设有硅胶楔块，防护底面及硅胶楔块的声速小于被测试件材料声速。 5.根据权利要求2所述的一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法，其特征在于：表面波换能器激励角度由斯奈尔定律根据被测材料和楔块声速计算得出，声束入射角为53度。 6.根据权利要求2所述的一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法，其特征在于：表面波换能器与被测试件之间采用凡士林作为耦合剂，粘度范围为(8-18)×10-3Pa·s。 7.根据权利要求2所述的一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法，其特征在于：在采集信号时采用传感器位置不变的方式改变激励端接收端，使换能器耦合条件保持稳定。 8.根据权利要求2所述的一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像方法，其特征在于：被测试件为引入复杂形状表面裂纹的高聚物粘结炸药或非金属表面复杂形状裂纹成像。 9.一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像装置，其特征在于：包括计算机、信号发生/接收器、衰减器、阵列传感器、示波器，阵列传感器由多组表面波换能器组成，每组表面波换能器包括激励端和接收端的表面波换能器成对组合；计算机，其与信号发生/接收器相连，用来设置激励端信号频率周期参数并在采集信号之后进行信号分析；信号发生/接收器，其产生信号经过衰减器之后进入表面波换能器激励端，信号经过被测试件后被接收端接收，接收的信号由示波器收集并输入到计算机中，同时信号发生/接收器测得的数据也会送入计算机进行信号分析。 10.根据权利要求9所述的一种用于高聚物粘结炸药表面裂纹检测的超声成像装置，其特征在于：表面波换能器包括塑料壳体、吸声块、背衬层、电缆插座、楔块、防护底面、匹配层和压电陶瓷，表面波换能器框架由塑料壳体，同轴电缆插座和低声速硅胶制成的防护底面密封组成，防护底面上安装硅胶楔块，表面波激励角度定为53度，即为楔块角度，楔块左上方连接橡胶吸声块，楔块右上方与匹配层粘接，在匹配层之上依次粘接压电陶瓷和背衬层，匹配层和背衬层的材料均为环氧树脂与金属粉末的混合物，压电陶瓷通过电缆线与同轴电缆插座正负极相连。
所属类别：	发明专利