亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：钢板中水平切变导波波长的测量方法及用于该方法的电磁超声换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及水平切变导波波长的测量方法及用于该方法的电磁超声换能器。
背景技术：
钢板中水平切变导波波长的测量一般采用二维傅里叶变换的方法，要求多个换能器成阵列装排布以接收导波信号。这种测量方法不仅需要非常复杂的超声接收换能器，而且对后期信号处理的要求非常高。如要测量一个波长大约为8mm导波，需要在导波的传播路径上安放一系列的接收换能器，一般要放置64个以上的接收换能器，为了达到更好的精度，则需要放置256个以上的接收换能器。根据采样定理，这些接收换能器的间隔均匀，并且间隔要小于4mm。这样，如此细小的换能器制作困难，并且在钢板上的安放位置误差很大。此外，对几百个接收换能器接收的信号进行处理，对后期信号处理的要求非常高。

发明内容
本发明为了解决现有测量钢板中水平切变导波波长的方法及装置对后期信号处理的要求高以及超声换能器结构复杂的问题，而提出的钢板中水平切变导波波长的测量方法及用于该方法的电磁超声换能器。钢板中水平切变导波波长的测量方法，实现所述测量方法的装置包括发射换能器和接收换能器；所述发射换能器和接收换能器均设置在钢板材上表面上；所述接收换能器接收钢板材被发射换能器激发出的水平切变导波；所述发射换能器由η字形磁铁和曲折线圈组成；所述曲折线圈设置在η字形磁铁两个极靴之间；所述曲折线圈位于η字形磁铁形成的水平磁场中；发射换能器中的曲折线圈的间距为Ltl ；所述测量方法由如下步骤完成步骤一初始设定；步骤一一在钢板材上表面放置发射换能器和接收换能器，在测量过程中，保持两个换能器之间的距离I不变；步骤一二 所述发射换能器中的曲折线圈通入激发频率为fE的Tone-Burst信号，Tone-Burst信号的脉冲串宽度为td ;发射换能器在钢板材中激发出水平切变导波；设置在钢板材表面上的接收换能器接收钢板材中传播的水平切变导波并进行时频分析，得到接收的水平切变导波的接收频率为fe，以及水平切变导波的传播时间te ；步骤一三采用由低频到高频的方式以最小频率步长逐个扫描激发频率fE，并得到每个激发频率&所对应的接收频率为fe ;通过对激发频率&逐个扫描得到两个激发频率fE1和fE2，并得到所述两个激发频率fE1和fE2所分别对应的两个接收频率fei和fe2，所述两个激发频率fE1和满足fei = fE1, fG2 = fE2,并且记录所述激发频率fE1与接收频率fei所对应的水平切变导波的传播时间为tei ;记录所述激发频率fE2与接收频率fe2所对应的水平切变导波的传播时间为te2 ；
步骤一四计算步骤一三得到的两个接收水平切变导波信号之间的时间差值At12 ;所述时间差值At12 = tG1-tG2 ；步骤二 实际测量；将发射换能器置于钢板材表面上；并在间距为Ltl的曲折线圈中通入Tone-Burst信号，激发频率为fE(l，脉冲串宽度与步骤一一中的脉冲串宽度td相同，求解此时发射换能器在钢板材中激发出水平切变导波的波长；步骤三接收换能器置于钢板材表面上，并且两个换能器之间的距离与步骤一一中两个换能器之间的距离I相同；步骤四记录接收换能器所接收到钢板材激发的水平切变导波的频率fe(l和波形峰值时间te(l ；步骤五计算时间差值Λ t01 = tG0-tG1 ；tG1为步骤一三中得到的所述激发频率fE1与接收频率fei所对应的水平切变导波的传播时间；步骤六通过公式计算的水平切变导波的波长
权利要求
1.钢板中水平切变导波波长的测量方法，实现所述测量方法的装置包括发射换能器(I)和接收换能器(2);所述发射换能器(I)和接收换能器(2)均设置在钢板材(3)上表面上；所述接收换能器(2)接收钢板材(3)被发射换能器(I)激发出的水平切变导波；所述发射换能器(I)由n字形磁铁(1-1)和曲折线圈(1-2)组成；所述曲折线圈(1-2)设置在n字形磁铁(1-1)两个极靴之间；所述曲折线圈(1-2)位于n字形磁铁(1-1)形成的水平磁场中；发射换能器(I)中的曲折线圈的间距为Ltl ； 其特征在于它由如下步骤完成 步骤一初始设定； 步骤一一在钢板材(3)上表面放置发射换能器(I)和接收换能器(2)，在测量过程中，保持两个换能器之间的距离I不变； 步骤一二 所述发射换能器(I)中的曲折线圈(1-2)通入激发频率为fE的Tone-Burst信号，Tone-Burst信号的脉冲串宽度为td ;发射换能器(I)在钢板材(3)中激发出水平切变导波；设置在钢板材(3)表面上的接收换能器(2)接收钢板材(3)中传播的水平切变导波并进行时频分析，得到接收的水平切变导波的接收频率为fe，以及水平切变导波的传播时间te ； 步骤一三采用由低频到高频的方式以最小频率步长逐个扫描激发频率fE，并得到每个激发频率fE所对应的接收频率为;通过对激发频率fE逐个扫描得到两个激发频率fm和fE2，并得到所述两个激发频率fE1和fE2所分别对应的两个接收频率fei和fe2，所述两个激发频率fE1和满足fel = fE1，fG2 = ^E2^并且记录所述激发频率fm与接收频率fw所对应的水平切变导波的传播时间为^ ;记录所述激发频率fE2与接收频率所对应的水平切变导波的传播时间为te2 ； 步骤一四计算步骤一三得到的两个接收水平切变导波信号之间的时间差值At12 ;所述时间差值At12 = tG1-tG2 ； 步骤二 实际测量；将发射换能器(I)置于钢板材(3)表面上；并在间距为Ltl的曲折线圈(1-2)中通入Tone-Burst信号，激发频率为fE(l，脉冲串宽度与步骤一一中的脉冲串宽度td相同，求解此时发射换能器(I)在钢板材(3)中激发出水平切变导波的波长； 步骤三接收换能器(2)置于钢板材(3)表面上，并且两个换能器之间的距离与步骤一一中两个换能器之间的距离I相同； 步骤四记录接收换能器(2)所接收到钢板材(3)激发的水平切变导波的频率&和波形峰值时间te(l ； 步骤五计算时间差值Atcil = tG0-tG1 ；tG1为步骤一三中得到的所述激发频率fE1与接收频率fei所对应的水平切变导波的传播时间； 步骤六通过公式计算的水平切变导波的波长
2.用于权利要求I所述的钢板中水平切变导波波长的测量方法的电磁超声换能器，其特征在于接收换能器(2)由块状磁铁(2-1)、绕制线圈(2-2)和绕线模具(2-3)组成，所述绕制线圈(2-2)紧密绕制在绕线模具(2-3)上；所述绕制有绕制线圈(2-2)的绕线模具(2-3)设置在钢板材(3)表面上；所述块状磁铁(2-1)设置在绕制有绕制线圈(2-2)的绕线模具(2-3)的正上方；所述绕制线圈(2-2)位于由块状磁铁(2-1)形成的与钢板材(3)表面相垂直的垂直磁场内；所述绕制线圈(2-2)的中心线与发射换能器中的曲折线圈(1-2)的中心线位于同一直线上，所述绕制线圈(2-2)在 绕线模具(2-3)的绕线方向与待接收水平切变导波的传播方向相同。
全文摘要
钢板中水平切变导波波长的测量方法及用于该方法的电磁超声换能器，它涉及水平切变导波波长的测量方法及用于该方法的电磁超声换能器。它为解决现有测量钢板中水平切变导波波长的方法及装置对后期信号处理的要求高以及超声换能器结构复杂的问题。测量波长首先需要初始设定，发射换能器在钢板材上激发出水平切变导波；并由接收换能器接收该水平切变导波并进行时频分析，得到两个特定的激发频率和接收频率以及所激发出导波的传播时间；测量波长时，发射换能器在钢板材激发出水平切变导波，测得接收频率和传播时间并通过公式求得波长。它具有换能器结构简单，易安放，信号处理简易的优点。它用于电磁超声换能器在钢板材中激发水平切变导波波长的测量。
文档编号G01B17/02GK102636571SQ20121013108
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者刘博 , 宫佳鹏, 康磊, 翟国富, 蒋韬, 许霁, 郑艳明 申请人:哈尔滨工业大学