一种基于ZYNQ的金属微裂纹非线性超声检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ZYNQ的金属微裂纹非线性超声检测方法。利用非线性超声检测技术为手段，提取了非线性超声的相对二阶、三阶非线性特征参数，实现了金属微裂纹的定性分析，自主设计了一套基于ZYNQ的非线性超声检测系统。该系统包括硬件电路、硬件逻辑编程、软件编程以及相关实验器材。超声信号发出后，在金属试件微损伤处会向非线性分量转变，由采集电路接收后经过信号处理，存储及信号传输等工作发送至上位机进行可视化处理。本发明专利技术所提出的金属微裂纹非线性超声检测策略，更加关注于从材料性能退化而不是缺陷本身来反映材料是否存在损伤，能够根据金属材料特性变化完成早期萌生微裂纹的探伤工作。生微裂纹的探伤工作。生微裂纹的探伤工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZYNQ的金属微裂纹非线性超声检测方法


[0001]本专利技术涉及一种基于ZYNQ的金属微裂纹非线性超声检测方法，属于无损 检测


技术介绍

[0002]超声检测作为结构健康监测的有效工具，广泛应用于工业监测和医疗检测 领域。然而早期结构体的健康监测主要是以出现位错亚结构形式的疲劳损伤为 主，如位错和持续滑移带，这些疲劳损伤在晶界积累以产生应变定位，然后随着 疲劳循环的增加最终萌生出微裂纹，这些位错和由此产生的微塑性变形不会引 起材料宏观性能的很大变化，如弹性模量、声速和衰减系数。而线性超声检测技 术恰好就是以衰减、投射和反射系数来表征材料的局部缺陷，材料损伤特征也基 本被测量信号中包含的其他信息所掩盖，例如边界反射、边缘衍射、色散和模式 转换。因此线性超声技术并不能在微观缺陷发展至几毫米的临界尺寸之前有效 检测到它们。此外，受制于其毫米波的波长，声波对微小缺陷的声反射和声衰减 现象极其微弱，致使线性超声检测手段对金属材料早期的疲劳裂纹的敏感程度 及可靠性不高。在疲劳过程中，位错在整个连续体中的积累会导致超声波在材料 的传播过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ZYNQ的金属微裂纹非线性超声检测方法，其系统包括硬件电路、硬件逻辑编程、软件编程以及相关实验器材，其特征在于：(1)、推导单频激励下非线性超声信号与板材微裂纹之间的表征关系；(2)、设计非线性超声检测系统硬件平台的主体框架；(3)、围绕硬件系统的电路单元，利用vivado和vitis软件实现代码设计；(4)、选取荷兰试块为实验对象，分别对无损区、裂纹、过孔进行实验，利用有限幅度法，通过观察并提取波形在上位机的时、频域特征参数，计算其相对二、三阶非线性系数；(5)、验证本发明设计的基于ZYNQ的金属微裂纹非线性超声检测系统的可行性。2.根据权利要求1所述的基于ZYNQ的金属微裂纹非线性超声检测方法，其特征在于：(1)、选择2.5M超声换能器作为发送端，5M超声换能器作为接收端；(2)、由ZYNQ的PL端产生大振幅激励脉冲，以激励超声换能器进行电能转声能的转换，产生大振幅超声波，本发明产生的大振幅脉冲峰峰值为200V...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁巍，吉卓然，翁浩博，涂旭东，罗开，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：