【CN110231400A】面向汽车焊缝微小缺陷的高清晰度非线性检测方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910333398.3
(22)申请日 2019.04.24
(71)申请人 武汉工程大学
地址 430074 湖北省武汉市洪山区雄楚大
街693号
(72)发明人 陈汉新　范东亮　张光宇　黄浪　
黄瑾珉　曹承昊　黄文健　杨柳　
(74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限
公司 42102
代理人 唐万荣
(51)Int.Cl.
G01N 29/04(2006.01)
G01N 29/34(2006.01)
G01N 29/42(2006.01)
G01N 29/44(2006.01)
(54)发明名称
面向汽车焊缝微小缺陷的高清晰度非线性
检测方法
(57)摘要
本发明公开了一种面向汽车焊缝微小缺陷
的高清晰度非线性检测方法，由RAM -5000-SNAP
系统激发出高能量的单频RF脉冲信号，在经过衰
减、经滤波后，驱动固定于被测试样一端的超声
换能器，向试样中输入单一频率的超声波。

输入
的超声波在试样内传播过程中与被测试样发生
相互作用，使得超声波发生畸变，产生高频成分
的超声波。

而固定在被测试样另一端的超声换能
器将釆集到穿过试样的超声波信号，然后对采集
到的信号进行快速傅里叶变换分析，得到基波幅
值和二次谐波幅值。

本发明方法具有更高的时域
分辨率和缺陷敏感度，能更加准确地确定焊缝内
部微小缺陷的位置和尺寸。

权利要求书2页 说明书4页 附图1页CN 110231400 A 2019.09.13
C N 110231400
A
1.一种面向汽车焊缝微小缺陷的高清晰度非线性检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤1：系统激发高能单频RF脉冲信号经衰减、滤波后，驱动被测试样一端的超声换能器，向试样中输入单一频率的超声波；
步骤2：输入的超声波在试样内传播过程中与被测试样发生相互作用，使超声波发生畸变，产生高频成分的超声波；
步骤3：设置在被测试样另一端的超声换能器釆集到穿过试样的超声波信号；
步骤4：对采集到的信号进行快速傅里叶变换分析，得到基波幅值和二次谐波幅值。

2.根据权利要求1所述的面向汽车焊缝微小缺陷的高清晰度非线性检测方法，其特征在于，在步骤1之前根据缺陷试件的参数信息分别确定相匹配的超声探头的参数和相匹配的超声换能器的参数。

3.根据权利要求2所述的面向汽车焊缝微小缺陷的高清晰度非线性检测方法，其特征在于，所述缺陷试件的参数信息包括所述缺陷试件的尺寸、材料、声波传播速度和微裂纹的缺陷范围，所述超声探头的参数包括孔径大小、中心频率和采样频率，所述超声换能器的参数包括探头的孔径大小和中心频率。

4.根据权利要求1或2或3所述的面向汽车焊缝微小缺陷的高清晰度非线性检测方法，其特征在于，所述步骤1中滤波处理具体为：采用数字高通滤波的信号处理方法，提取高次谐波信号。

5.根据权利要求1或2或3所述的面向汽车焊缝微小缺陷的高清晰度非线性检测方法，其特征在于，所述步骤3中信号采集具体步骤为：
步骤31：在发射换能器前加5MHz低通滤波器；
步骤32：在接收换能器和信号接收端口之间，连接10MHz的带通滤波器。

6.根据权利要求1或2或3所述的面向汽车焊缝微小缺陷的高清晰度非线性检测方法，其特征在于，所述步骤4中具体实现为：
材料的非线性系数β
计算公式为：
式中k为波数，x为声波传播距离，当声波频率和声波传播距离一定时，测量出基波和二次谐波幅值A1和A2的值，就可确定材料的超声非线性系数，由此可进一步了解材料的力学性能变化以及材料的微观结构变化情况。

7.一种用于面向汽车焊缝微小缺陷的高清晰度非线性检测方法的装置，其特征在于，包括信号发生器单元、滤波器单元、压电传感器单元、信号采集单元、快速傅里叶变换单元、基波和二次谐波幅值及非线性系数获取单元；
信号发生器单元，用于产生单一频率射频信号；
滤波器单元，用于滤除功率放大器射频门产生的高频干扰；
压电传感器单元，用于被驱动后，向试件中输入单频超声波和采集被测试件中传来的包含有高频成分的超声波信号；
信号采集单元，用于采集所述单频正弦波信号与所述焊缝微小缺陷相互作用的回波信号；
权　利　要　求　书1/2页2CN 110231400 A。