一种多晶元空气耦合换能器及其平面应力超声测量方法、计算机和储存介质技术

一种多晶元空气耦合换能器及其平面应力超声测量方法、计算机和储存介质，涉及超声检测技术领域。解决传统平面应力测量方法多采用一对接触式超声换能器通过至少变换3个不同测量方向，获得3个测量方向的声时差等信息来计算求得平面应力，操作过于复杂的，且耦合剂会影响平面应力测量准确性的问题。所述方法包括：激励信号发送端向待测件发射通过多晶元空气耦合换能器晶元的超声波；激励信号接收端接收待测件通过多晶元空气耦合换能器对应晶元返回的回波；根据所述超声波和回波通过数据处理获取Lamb波的声时差；根据Lamb波的声时差获取第一主应力、第二主应力、第一主应力与正交各向异性复合材料纤维方向夹角。适用于平面应力检测领域。力检测领域。力检测领域。

【技术实现步骤摘要】
一种多晶元空气耦合换能器及其平面应力超声测量方法、计算机和储存介质


[0001]本专利技术涉及超声检测
，尤其涉及一种多晶元空气耦合换能器及其平面应力超声测量方法。

技术介绍

[0002]飞行器在长期的服役过程中，由于恶劣的工作条件，承受高载荷，疲劳循环以及极端的温度波动，不可避免地会产生损伤积累，严重时甚至可能会突发飞行器解体、坠毁等严重事故，造成难以估量的损失。因此，无论是出于安全还是经济效益的考虑，保障飞行器的结构完整性，延长其服役年限都是一个不可避免的趋势。大量的研究已经表明，在飞行器的服役期间，影响其飞行安全的最大因素来自于疲劳和腐蚀。无论是疲劳破坏还是应力腐蚀，都与结构应力的存在有着不可分割的密切关系，因此结构内部应力状态的准确评估对提高飞行器的可靠性、维修性、安全性和保障性是不可或缺的。
[0003]大量的研究和应用表明，超声检测法是目前最实用有效且应用最广泛的无损检测技术。空气耦合超声以空气作为耦合剂进行无损检测，具有完全非接触和无污染的特点，更适用于飞机机体核心零部件应力场现场测量。传统平面应力测量方法多采用一对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶元空气耦合换能器，其特征在于，所述换能器包括：六个晶元、双匹配层和背衬层；所述每个晶元固定于双匹配层上表面，所述每个晶元上表面与背衬层贴合；所述六个晶元组沿圆周方向均匀分布在换能器内部，所述任意三个相邻的晶元用于发送激励信号，其余三个晶元用于接收回波信号，所述每两个与换能器圆心径向方向一致的晶元为一组晶元。2.根据权利要求1所述的一种多晶元空气耦合换能器，其特征在于，所述换能器还包括：激励信号接收端和激励信号发送端；所述发送激励信号的晶元通过导线与激励信号发送端连接，用于激励信号发送端将激励信号传输至晶元；所述接收回波信号的晶元通过导线与激励信号接收端连接，用于将回波信号转换为电信号，所述电信号通过激励信号接收端输出。3.根据权利要求2所述的一种多晶元空气耦合换能器，其特征在于，所述换能器还包括：壳体，所述晶元组、双匹配层和背衬层均固定于壳体内部；所述激励信号接收端和激励信号发送端均固定在壳体外部；所述壳体为圆柱体。4.一种基于多晶元空气耦合换能器的平面应力超声测量方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1
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3任一项所述的换能器实现的，所述方法包括：激励信号发生端将激励信号至发送激励信号的晶元，所述晶元将接收的激励信号转化为超声波信号，并将超声波信号传输至待测件；待测件发送回波信号至接收回波信号的晶元，所述晶元将接收的回波信号转化为响应信号，并将响应信号传输至激励信号接收端；根据所述超声波信号和回波信号通过数据处理获取Lamb波的声时差；根据Lamb波的声时差计算获取第一主应力σ1、第二主应力σ2、第一主应力与正交各向异性复合材料纤维方向夹角θ。5.根据权利要求4所述的一种基于多晶元空气耦合换能器的平面应力超声测量方法，其特征在于，所述根据所述超声波和回波通过数据处理获取Lamb波的声时差，具体为：其中，L为测量过程中Lamb波的传播路径，V0为被测材料在自然状态下的声速，ΔV为任意方向Lamb波传播速度变化。6.根据权利要求5所述的一种基于多晶元空气耦合换能器的平面应力超声测量方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：史维佳，王丙泉，赵勃，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：