扫频多通道超声导波装置的声波方向控制方法制造方法及图纸

扫频多通道超声导波装置的声波方向控制方法,解决了现有导波方向控制方法在某些频率下会导致叠加信号畸变的情况的问题，属于无损检测与评估技术领域。本发明专利技术包括：将超声导波装置的换能器安在被测试件上，换能器的发射线圈沿超声导波传播方向以任意间距并排分布，建立坐标轴，发射线圈数量为n，将前n

【技术实现步骤摘要】
扫频多通道超声导波装置的声波方向控制方法


[0001]本专利技术涉及一种扫频多通道超声导波装置的声波方向控制的优化方法，本专利技术属于无损检测与评估


技术介绍

[0002]随着工业化水平的不断发展，定期对工业结构进行检测和健康监测，保证其安全运营，具有重要意义。因此，无损检测技术的应用越来越广泛，特别是超声导波检测技术，具有检测效率高、成本低的技术优势，适用于大型工业结构的缺陷检测和健康监测。
[0003]电磁超声导波检测方法通过改变换能器的结构和激励电流的相位关系，更易于实现对导波的类型、模式和传播方向的控制。但是，现有的电磁超声导波换能器，线圈一般采用曲折线圈结构，每种结构对应一个中心频率，实际检测时需要改变线圈的接线方式，无法实现连续扫频缺陷检测和远程在线监测。公开号为107121500A的专利技术专利提出了一种基于扫频多通道电磁超声导波装置的导波方向控制方法，可对任意频率下的超声导波方向进行控制，在某些频率下信号失真情况较为严重，且信号抑制侧会存留少许信号。

技术实现思路

[0004]针对现有基于扫频多通道电磁超声导波装置的导波方向控制方法在某些频率下会导致叠加信号畸变的情况的问题，本专利技术提供一种扫频多通道超声导波装置的声波方向控制方法。
[0005]本专利技术的一种扫频多通道超声导波装置的声波方向控制方法，所述方法包括：
[0006]S1、将扫频多通道超声导波装置的换能器安装在被测试件上，换能器的发射线圈沿超声导波传播方向以任意间距并排分布，发射线圈数量为n，沿着声波传播的方向将发射线圈编号T1，T2，
…
，T
n
；以发射线圈T1的几何中心为原点，沿发射线圈分布方向建立坐标轴：x轴，声波传播方向为正方向，各发射线圈几何中心对应坐标x1，x2，
…
，x
n
为x轴上的坐标点，其中x1＝0，x
i
为第i个发射线圈到第1个发射线圈的间距，i＝1,2,
…
n；
[0007]S2、将x1，x2，
…
，x
n
‑1的激励电流幅值均设定为I
x
，将x
n
的激励电流幅值设定为(n
‑
1)I
x
；
[0008]S3、使在超声导波信号被抑制侧的任意一点x任意时刻t0，各信号同时到达点x且叠加后振幅为零，计算出各发射线圈的激励电流初始相位；所述超声导波信号被抑制侧为x＜0的位置；
[0009]S4、根据各发射线圈的激励电流幅值及激励电流初始相位，计算超声导波信号非抑制侧任意一点的幅值，根据导波信号幅值确定连续扫频的频率范围；
[0010]S5、根据在连续扫频的频率范围中选择的频率对应的激励电流幅值及各发射线圈的激励电流初始相位，利用扫频多通道超声导波装置对各发射线圈发出激励电流，其中，将x1，x2，
…
，x
n
‑1的激励电流幅值均为I，将x
n
的激励电流幅值为(n
‑
1)I，实现超声导波信号方向控制。
[0011]作为优选，所述S3包括：
[0012]使在超声导波信号被抑制侧的任意一点x任意时刻t0，第1个发射线圈至第n
‑
1个发射线圈在声波信号被抑制侧在点x产生的声波信号相位为第n号线圈在该点产生的声波信号相位为波信号相位为为任意值。
[0013]本专利技术的有益效果，本专利技术对现有的方向控制方法进行优化，针对已有方案在某些频率下会导致叠加信号畸变的情况进行有效改善，同时改进激励方式为延迟激励很好地抑制了导波抑制侧的信号泄露，受距离和发射线圈的衰减影响也大大减小。在不改变线圈接线方式的情况下，使用多通道电磁超声导波换能器激励和接收单向传播的超声导波，可对被测对象进行扫频缺陷检测和远程在线监测。
附图说明
[0014]图1为扫频多通道超声导波装置；
[0015]图2为发射线圈分布示意图；
[0016]图3为本专利技术的流程示意图；
[0017]图4为导波传播方向侧幅频关系曲线优化效果示意图，(a)表示采用公开号为107121500A的方法获得的n＝2的传播方向侧信号幅频关系曲线，(b)表示公开号为107121500A的方法获得的n＝4的传播方向侧信号幅频关系曲线，(c)表示本专利技术方法后n＝3的传播方向侧信号幅频关系曲线，(d)表示本专利技术方法后n＝4的传播方向侧信号幅频关系曲线
[0018]图5为对波形畸变现象的优化效果示意图，(a)表示理想正弦信号，(b)表示理想正弦信号经汉宁窗调制信号，(c)表示优化前未调制400kHz叠加信号，(d)表示优化前经汉宁窗调制400kHz叠加信号，(e)表示优化后未调制400kHz叠加信号，(f)表示优化后经汉宁窗调制400kHz叠加信号；
[0019]图6为未加延迟激励导波抑制侧残留信号示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0022]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0023]本实施方式的扫频多通道超声导波装置包括多通道超声导波发射接收装置1、铁钴合金带2、和发射线圈阵列4，铁钴合金带2通过施加压力或粘结紧贴被测试件3表面，发射线圈阵列4位于铁钴合金带2表面，发射线圈阵列4中每个发射线圈一端与多通道超声导波发射接收装置1的一路发射通道连接，另一路接地，铁钴合金带2和发射线圈阵列4组成换能器。在检测缺陷时，为了使用更好的控制方案激励单向传播的超声导波，需要调节多通道超声导波发射接收装置(1)的各通道激励电流的幅值以及各发射线圈激励电流的激励延时和
初始相位。发射线圈阵列4中每个发射线圈均为单根导线或由单根导线紧密绕制螺旋状线圈，线圈宽度远小于工作频率下超声导波波长。
[0024]本实施方式提供一种扫频多通道超声导波装置的声波方向控制方法，包括：
[0025]步骤一、将扫频多通道超声导波装置的换能器安装在被测试件上，如图2所示。发射线圈沿某一方向以任意间距并排分布，发射通道数为n，沿着声波传播的方向将发射线圈编号T1，T2，
…
，T
n
。以发射线圈T1的几何中心为原点，沿发射线圈分布方向建立坐标轴，声波传播方向为正方向，各发射线圈几何中心对应坐标为x1，x2，
···
x
n
，其中x1＝0，x
i
为第i个线圈到1号线圈的间距。各发射线圈激励电流信号可表示为线圈到1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫频多通道超声导波装置的声波方向控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1、将扫频多通道超声导波装置的换能器安装在被测试件上，换能器的发射线圈沿超声导波传播方向以任意间距并排分布，发射线圈数量为n，沿着声波传播的方向将发射线圈编号T1，T2，
…
，T
n
；以发射线圈T1的几何中心为原点，沿发射线圈分布方向建立坐标轴：x轴，声波传播方向为正方向，各发射线圈几何中心对应坐标x1，x2，
…
，x
n
为x轴上的坐标点，其中x1＝0，x
i
为第i个发射线圈到第1个发射线圈的间距，i＝1,2,
…
n；S2、将x1，x2，
…
，x
n
‑1的激励电流幅值均设定为I
x
，将x
n
的激励电流幅值设定为(n
‑
1)I
x
；S3、使在超声导波信号被抑制侧的任意一点x任意时刻t0，各信号同时到达点x且叠加后振幅为零，计算出各发射线圈的激励电流初始相位；所述超声导波信号被抑制侧为x＜0的位置；S4、根据各发射线圈的激励电流幅值及激励电流初始相位，计算超声导波信号非抑制侧任意一点的幅值，根据导波信号幅值确定连续扫频的频率范围；S5、根据在连续扫频的频率范围中选择的频率对应的激励电流幅值及各发射线圈的激励电流初始相位，利用扫频多通道超声导波装置对各发射线圈发出激励电流，其中，将x1，x2，
…
，x
n
‑1的激励电流幅值均为I，将x
n
的激励电流幅值为(n
‑
1)I，实现超声导波信号方向控制。2.根据权利要求1所述的扫频多通道超声导波装置的声波方向控制方法，其特征在于，所述S3包括：使在超声导波信号被抑制侧的任意一点x任意时刻t0，第1个发射线圈至第n
‑
1个发射线圈在声波信号被抑制侧在点x产生的声波信号相位为第n号线圈在该点产生的声波信号相位为相位为为任意值。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑娟，李策，何成，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：