一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法及装置，其方法通过设置若干个介质谐振器在x轴方向上交错排列，可以使得对应同一裂纹的多个介质谐振器产生的磁场可以交错叠加，弥补电流较弱的位置，从而让电流分布交错均匀，以使得即使裂纹位置偏移也会准确地检测，从而减少误差，同时，也提高了对裂纹检测的敏感度；同时，通过先后检测无裂纹与已知裂纹深度的金属样板来确定介质谐振器阵列的实际敏感度，再去确定待测金属样板表面裂纹对应的谐振频率，根据实际敏感度与谐振频率偏移量，确定待测金属样板的裂纹深度，使得检测更加精确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法及装置
本申请涉及天线与传感
，尤其涉及一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法及装置。
技术介绍
在现代生活的多个重要领域中，金属应用广泛。为了检测金属产生的裂纹，需要对关键部位进行裂纹监测。通常使用的方法有：脉冲、红外等传统办法进行检测，但是传统检测技术的弊端是成本高、检测程序繁琐，而基于天线传感技术的检测成本低，检测程序简单。而提高检测灵敏度能提供裂纹更敏感的监测，但是，会使得谐振频率对裂纹与检测器偏差距离的变化也十分敏感，同时，裂纹深度的变化也会影响准确性，造成较大的误差。
技术实现思路
本申请提供了一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法及装置，用于解决现有的检测技术成本高、易产生误差的技术问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法，包括：S1：基于三维坐标系，若干个介质谐振器在x轴方向依次交错排列，所述介质谐振器为半球型结构，所述介质谐振器的半径为r，相邻所述介质谐振器间隔距离均为r/2，相邻所述介质谐振器球心对应的y轴向量坐标差为±n×(r/2)(n＝1或2)，进而建立介质谐振器阵列；S2：将所述介质谐振器阵列对应放置于第一金属样板的裂纹处，所述第一金属样板的已知裂纹深度为0，获取所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1；S3：更换已知裂纹深度d(d>0)的第二金属样板，获取所述第二金属样板裂纹对应的谐振频率f2，基于所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1，进而确定所述第二金属样板裂纹对应的所述介质谐振器阵列谐振频率的最大偏移量Δf12，根据所述第二金属样板裂纹对应的谐振频率的最大偏移量Δf12与所述第二金属样板的已知裂纹深度d的关系，确定所述介质谐振器阵列的敏感度；S4：更换待检测金属样板，获取对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f3，基于所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1，进而确定所述待检测金属样板对应的所述介质谐振器阵列谐振频率的最大偏移量Δf13，根据所述待检测金属样板对应的所述介质谐振器阵列谐振频率的最大偏移量Δf13与所述介质谐振器阵列的敏感度的关系，确定所述待检测金属样板的裂纹深度。优选地，所述步骤S2中获取所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1具体包括：通过收发天线向所述介质谐振器阵列发送激励波，并接收所述介质谐振器阵列相应的反射信号，基于所述反射信号中的反射参数计算对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1。优选地，所述步骤S3中获取对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f2具体包括：通过所述收发天线向所述介质谐振器阵列发送激励波，并接收所述介质谐振器阵列相应的反射信号，基于所述反射信号中的反射参数计算对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f2。另一方面，本专利技术还提供了一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测装置，应用上述的介质谐振器阵列，包括：收发天线与数据处理模块；所述介质谐振器阵列设置于金属样板的裂纹处；所述收发天线设于相对所述介质谐振器阵列的预设范围内，所述收发天线用于向所述介质谐振器阵列发送信号，并接收反射信号；所述数据处理模块与所述收发天线通信连接，用于根据所述收发天线接收的反射信号检测对应的反射参数从而确定所述介质谐振器阵列的谐振频率，进而确定所述金属样板的裂纹深度。优选地，所述收发天线采用喇叭天线。优选地，所述收发天线位于所述介质谐振器阵列上方。优选地，所述数据处理模块包括网分仪与PC终端，所述网分仪与所述PC终端通信连接；所述网分仪用于检测所述收发天线接收的反射信号中的反射参数；所述PC终端用于根据所述反射参数确定所述介质谐振器阵列的谐振频率，进而确定所述金属样板的裂纹深度。优选地，所述介质谐振器阵列中的介质谐振器采用介电常数为85-95的陶瓷材料。优选地，所述介质谐振器的损耗角正切为0.002-0.005。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本专利技术实施例一方面提供了一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法，通过设置若干个介质谐振器在x轴方向上交错排列，可以使得对应同一裂纹的多个介质谐振器产生的磁场可以交错叠加，弥补电流较弱的位置，从而让电流分布交错均匀，以使得即使裂纹位置偏移也会准确地检测，从而减少误差，同时，也提高了对裂纹检测的敏感度；同时，通过先后检测无裂纹与已知裂纹深度的金属样板来确定介质谐振器阵列的实际敏感度，再去确定待测金属样板对应的谐振频率，根据实际敏感度与谐振频率，从而确定待测金属样板的裂纹深度，使得检测更加精确。本专利技术实施例另一方面提供了一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测装置，其不仅通过介质谐振器阵列交错排列使得检测减少误差，同时，通过设置收发天线与介质谐振器阵列通信连接，使得检测更加灵活，扩大应用范围。附图说明图1为本申请实施例提供的一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法的流程图；图2为本申请实施例提供的一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法的立体结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法的侧视结构示意图；图4为本申请实施例提供的一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法的无裂纹情况下的介质谐振器阵列的谐振频率仿真图；图5为本申请一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法的裂纹深度为1mm情况下的介质谐振器阵列的谐振频率仿真图；图6为本申请一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法的裂纹深度为2mm情况下的介质谐振器阵列的谐振频率仿真图；图7为本申请一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法的裂纹深度为3mm情况下的介质谐振器阵列的谐振频率仿真图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。实施例一为了方便理解，请参考图1，本实施例一提供了一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法，包括：S1：基于三维坐标系，若干个介质谐振器在x轴方向依次交错排列，介质谐振器为半球型结构，介质谐振器的半径为r，相邻介质谐振器间隔距离均为r/2，相邻介质谐振器球心对应的y轴向量坐标差为±n×(r/2)(n＝1或2)，进而建立介质谐振器阵列；需要说明的是，半球型结构的介质谐振器由于结构特性，可以将磁场集中在金属样板表面，使得可以增强金属样板表面的电流，从而可以提高对金属样板裂纹检测的灵敏度。S2：将介质谐振器阵列对应放置于第一金属样板的裂纹处，第一金属样板的已知裂纹深度为0，获取第一金属样板对应的介质谐振器阵列的谐振频率f1；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法，其特征在于，包括：/nS1：基于三维坐标系，若干个介质谐振器在x轴方向依次交错排列，所述介质谐振器为半球型结构，所述介质谐振器的半径为r，相邻所述介质谐振器间隔距离均为r/2，相邻所述介质谐振器球心对应的y轴向量坐标差为±n×(r/2)(n＝1或2)，进而建立介质谐振器阵列；/nS2：将所述介质谐振器阵列对应放置于第一金属样板的裂纹处，所述第一金属样板的已知裂纹深度为0，获取所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1；/nS3：更换已知裂纹深度d(d>0)的第二金属样板，获取所述第二金属样板裂纹对应的谐振频率f2，基于所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1，进而确定所述第二金属样板裂纹对应的所述介质谐振器阵列谐振频率的最大偏移量Δf12，根据所述第二金属样板裂纹对应的谐振频率的最大偏移量Δf12与所述第二金属样板的已知裂纹深度d的关系，确定所述介质谐振器阵列的敏感度；/nS4：更换待检测金属样板，获取对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f3，基于所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1，进而确定所述待检测金属样板对应的所述介质谐振器阵列谐振频率的最大偏移量Δf13，根据所述待检测金属样板对应的所述介质谐振器阵列谐振频率的最大偏移量Δf13与所述介质谐振器阵列的敏感度的关系，确定所述待检测金属样板的裂纹深度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法，其特征在于，包括：
S1：基于三维坐标系，若干个介质谐振器在x轴方向依次交错排列，所述介质谐振器为半球型结构，所述介质谐振器的半径为r，相邻所述介质谐振器间隔距离均为r/2，相邻所述介质谐振器球心对应的y轴向量坐标差为±n×(r/2)(n＝1或2)，进而建立介质谐振器阵列；
S2：将所述介质谐振器阵列对应放置于第一金属样板的裂纹处，所述第一金属样板的已知裂纹深度为0，获取所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1；
S3：更换已知裂纹深度d(d>0)的第二金属样板，获取所述第二金属样板裂纹对应的谐振频率f2，基于所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1，进而确定所述第二金属样板裂纹对应的所述介质谐振器阵列谐振频率的最大偏移量Δf12，根据所述第二金属样板裂纹对应的谐振频率的最大偏移量Δf12与所述第二金属样板的已知裂纹深度d的关系，确定所述介质谐振器阵列的敏感度；
S4：更换待检测金属样板，获取对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f3，基于所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1，进而确定所述待检测金属样板对应的所述介质谐振器阵列谐振频率的最大偏移量Δf13，根据所述待检测金属样板对应的所述介质谐振器阵列谐振频率的最大偏移量Δf13与所述介质谐振器阵列的敏感度的关系，确定所述待检测金属样板的裂纹深度。


2.根据权利要求1所述的基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法，其特征在于，所述步骤S2中获取所述第一金属样板对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1具体包括：通过收发天线向所述介质谐振器阵列发送激励波，并接收所述介质谐振器阵列相应的反射信号，基于所述反射信号中的反射参数计算对应的所述介质谐振器阵列的谐振频率f1。


3.根据权利要求1或2所述的基于介质谐振器阵列的金属裂纹检测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑶，王昆，黄楚钿，张俊，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44