[发明专利]一种识别正交异性钢桥面板焊缝缺陷的试验装置和方法

权利要求书

1.一种识别正交异性钢桥面板焊缝缺陷的试验装置，其特征在于，包括信号发生器(1)、声发射换能器(2)、接收换能器(3)、加速度传感器(4)、信号放大器(5)、信号采集处理系统(6)和击振锤(7)，所述声发射换能器(2)、接收换能器(3)和加速度传感器(4)通过耦合剂附着于桥面板(8)表面，所述信号发生器(1)发出的高频超声信号通过声发射换能器(2)进入信号放大器(5)放大，放大后的信号为所述信号采集处理系统(6)获取；所述击振锤(7)给桥面板(8)低频振动信号，低频振动信号通过加速度传感器(4)为所述信号采集处理系统(6)获取。

2.根据权利要求1所述的识别正交异性钢桥面板焊缝缺陷的试验装置，其特征在于，所述声发射换能器(2)通过耦合剂附着于输入点(10)，并与信号发生器(1)相连，接收换能器(3)通过耦合剂附着于输出点(9)，并与放大器相连，加速度传感器(4)通过耦合剂附着于振动输出点(11)，并与信号采集处理系统(6)相连。

3.根据权利要求1所述的识别正交异性钢桥面板焊缝缺陷的试验装置，其特征在于，所述钢桥面板(8)处于悬挂状态。

4.一种使用权利要求1中的试验装置识别正交异性钢桥面板焊缝缺陷的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、以信号发生器发出的某一固定幅值和中心频率f_u超声信号作为对正交异性钢桥面板缺陷识别的载波信号，以击振锤敲击产生的低频振动作为对缺陷的激励信号；通过多次大小不等的多次敲击，给桥面板多个幅度不同、模态相近的低频击振信号，即多个大小不等的击振能量；

S2、通过信号采集系统获得多个通道的信号；

S3、选取低频振动频谱[f_v1,f_v2]范围，对该范围内功率谱进行积分获得超声信号所产生的低频振动能量E_v；选取高频中心频率f_u两侧[f_u-f_v2,f_u-f_v1]和[f_u+f_v1,f_u+f_v2]频率范围作为调幅旁频范围，并对该范围内功率谱进行积分获得超声信号所产生的旁频能量E_b；

S4、以旁频能量E_b为纵坐标，以捶击能量E_v为横坐标，绘制多次试验两者的关系图，进行直线拟合，绘制旁频能量和捶击能量相关直线图，并得出该直线的斜率k，以此作为衡量正交异性钢桥面板缺陷状态的表征参数；

S5、将正交异性钢桥面板检测得到的k值与初始状态下的k₀值相比较，若发生变化，则表明有缺陷产生；并通过不同状态下正交异性钢桥面板检测试验，识别缺陷发展的变化情况。

5.根据权利要求4所述的识别正交异性钢桥面板焊缝缺陷的试验方法，其特征在于，所述信号发生器发出的超声信号为连续正弦波，频率为40～60kHz。

6.根据权利要求4所述的识别正交异性钢桥面板焊缝缺陷的试验方法，其特征在于，正交异性钢桥面板处于悬挂状态，击振锤各次敲击产生的振动模态相同。