专利名称：一种非共线非线性超声无损检测方法
技术领域：
本发明属于超声无损检测技术领域，涉及一种超声无损检测方法，特别是涉及一种基于波束混叠现象的高精度非共线非线性的超声检测方法。
背景技术：
无损检测(Nondestructive Testing)简称NDT,是不破坏和损伤受检物体,对它的性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。在现有的无损检测方法中，常规的主要有射线探伤(RT)方法、超声检测(UT)方法、渗透探查(PT)方法、磁粉检测(MT)方法、涡流检测(ET)方法，当然还有非常规的，如微波检测方法、电位检测方法等。超声检测(UT)是利用超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组 织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化。当超声波进入物体遇到缺陷时，一部分声波就会产生反射、透射及折射，接收器通过对这些特征波进行分析，来测量材料的厚度、来发现隐藏的内部缺陷，或来分析诸如金属、塑料、复合材料、陶瓷、橡胶以及玻璃等材料的特性等。随着行业应用中检测需求对于检测精度要求的提高，常规超声无损检测方法与手段受其原理所限，所能检测的缺陷精度不能小于检测波长，因此对于微缺陷与微裂纹(如采用粉末冶金工艺制造的金属基复合材料的均匀性检测问题，构件的初期塑性变形与疲劳损伤检测问题等)不敏感与不可检。非线性超声无损检测方法观察并分析频域信号，不受检测声波的波长限制，是一种高精度无损检测方法，但目前使用的共线非线性超声检测方法，采用穿透法原理，需要在试样的上下表面粘接晶片或固定探头，操作复杂且不能进行同侧检测；方法易引入非缺陷的非线性，而且检测到的数据为发射探头与接收探头两点间非线性的累积，无法判断缺陷深度；难以对试样进行整体扫描，易发生漏检。

发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种非共线非线性超声无损检测方法。该方法采用在待测试样的一侧布置两个发射探头，根据检测现场需求在发射探头的同侧或对侧布置接收探头。这种发射探头与接收探头非共线的布置方式，解决了共线穿透式非线性方法需要粘接发射晶片，且不能进行同侧检测的问题；该非共线方法利用波束混叠与波型转换原理，只对缺陷非线性敏感，解决了非缺陷非线性易对检测结果造成混淆的问题；该方法通过改变发射探头与接收探头的相对位置，能够检测试样内部不同深度的缺陷，解决了共线方法只检测非线性累积及不能判断埋深的问题；该方法通过设计探头夹具，能够进行扫描，解决了共线方法不能进行扫描应用的问题，大大提高了方法的实用性。本发明提出的一种非共线非线性超声无损检测方法，使用信号发生器、功率放大器、发射与接收探头和楔块等搭建实验平台。根据待测试样的性质，通过选择波束混叠模态，测量声速，计算临界角，规划声波传播路径，按照步骤巧妙布置实验装置，利用非共线方法在空间、波型模式、频率及方向上的特点，成功剔除非线性的实验来源，观察待测试样的非线性响应，并计算相关声学参量，该检测方法包括如下步骤步骤一，选择波束混叠模态根据待测试样的性质及检测条件依照表I选择波束混叠模态，其中《 :表示第一列入射波的频率，表示第二列入射波的频率，L(GJ1)表示第一列入射波是频率为GJ1的纵波，T(GJ2)表示第二列入射波是频率为GJ2的横波，L(W^co2)表示混叠波为纵波，其频率为Co Jco2，情况I指两列入射波为横波T(Co1)与T(Co2)相互作用的波束混叠情况，情况2指两列入射波为纵波L (Co D与L (Co 2)的情况，情况3 5指一列入射波为纵波L ( J和一列入射波为横波T(CO2)的情况表示两列入射波kpk2的夹角，y表示入射波Ic1和混叠波k3的夹角，a为两列入射波频率之比c为介质内折射波声速比ct/c1; C0C1分别代表介质内横波与纵波声速；表I :两列入射波相互作用的所有情况及相关参数·
权利要求
1.一种非共线非线性超声无损检测方法，其特征在于包括以下几个步骤 步骤一，选择波束混叠模态 根据待测试样的性质及检测条件依照表I选择波束混叠模态，其中W1表不第一列入射波的频率，表示第二列入射波的频率，L(GJ1)表示第一列入射波是频率为GJ1的纵波，T(W2)表示第二列入射波是频率为GJ2的横波，L(W^co2)表示混叠波为纵波，其频率为 1+co2，情况I指两列入射波为横波T(Co1)与T(Co2)相互作用的波束混叠情况，情况2指两列入射波为纵波L(Co1)与L(Co2)的情况，情况3 5指一列入射波为纵波L(Co1)和一列入射波为横波T (CO2)的情况表示两列入射波kpk2的夹角，y表示入射波匕和混叠波k3的夹角，a为两列入射波频率之比c为介质内折射波声速比ct/c1; ct、C1分别代表介质内横波与纵波声速； 表I :两列入射波相互作用的所有情况及相关参数
全文摘要
本发明提出一种非共线非线性超声无损检测方法，属于超声无损检测技术领域，包括步骤一、选择波束混叠模态；步骤二、测量待测试样声速，选择楔块；步骤三、选定待测区域、发射探头和接收探头位置；步骤四、搭建实验系统；步骤五、同时激励发射探头并保存接收探头采集的数据；步骤六、单独激励发射探头并保存接收探头采集的数据等步骤。本发明通过在待测试样的一侧布置两个发射探头，根据需求在待测试样的同侧或对侧布置接收探头的发射与接收非共线的方式，解决了共线穿透式非线性方法需要粘接发射晶片，且不能进行同侧检测的问题，并解决了非缺陷非线性易对检测结果造成混淆的问题。
文档编号G01N29/07GK102721747SQ201210190069
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者刘斯明, 周正干, 彭地 申请人:北京航空航天大学