[发明专利]超声波应力消除方法及系统

权利要求书

1.一种超声波应力消除方法，包括如下步骤：

超声波换能器连接到导波杆，导波杆固定连接到被处理构件，其中，顺序连接的超声波换能器、导波杆、被处理构件组成振动系统；

超声波驱动电源对振动系统进行频率扫描，选择出距离超声波换能器的共振频率最近的且振幅最高的振动系统共振频率作为激振频率，对被处理构件进行超声波激振处理；

对振动系统进行频率跟踪，维持振动系统的共振状态；

对超声波驱动电源输出的激振频率进行调频，由此激发与该振动系统共振频率所对应的模态有耦合关系的至少一个共振模态，实现多个共振模态同时激振，

其中，该方法还包括：在导波杆的径向上开出多个用于机械滤波的通孔，防止被处理构件中的振动反射回超声波换能器对超声波换能器造成损伤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，超声波驱动电源对振动系统进行频率扫描进一步包括：超声波驱动电源在超声波换能器的共振频率附近进行频率扫描，找到一个或多个振动系统共振频率；将超声波驱动电源输出的激振频率设置为高于所找到的振动系统共振频率的0％-10％的频率，从而进行亚共振激励。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，对振动系统进行频率跟踪进一步包括：实时检测超声波驱动电源的电流和电压，通过调整激振频率来保证电流与电压间的相位差保持不变，从而维持振动系统的共振状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，对超声波驱动电源输出的激振频率进行调频进一步包括：在激振频率的正负10-500Hz的范围内往复扫描，扫描速度为每秒1-1000次。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，导波杆的长度方向的共振频率与所选超声波换能器的共振频率相同。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，

如果被处理构件是一个，则该被处理构件固定连接到导波杆；

如果被处理构件是多个，则多个被处理构件固定连接到激振底座，激振底座固定连接到导波杆。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，激振底座在各个方向上开有并列的多个通孔，通过控制孔径和孔间距来调节激振底座的共振频率的分布。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，激振底座上设置有用于固定被处理构件的夹紧机构。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，

如果被处理构件是一个，则该被处理构件被放置在柔性垫层上；

如果被处理构件是多个，则多个被处理构件固定连接到激振底座，激振底座被放置在柔性垫层上。

10.一种超声波应力消除系统，包括：

顺序连接的超声波驱动电源、超声波换能器、导波杆、被处理构件，其中，超声波换能器、导波杆、被处理构件组成振动系统，其特征在于，

超声波驱动电源对振动系统进行频率扫描，选择出距离超声波换能器的共振频率最近的且振幅最高的振动系统共振频率作为激振频率，对被处理构件进行超声波激振处理；

超声波驱动电源对振动系统进行频率跟踪，维持振动系统的共振状态；

超声波驱动电源对输出的激振频率进行调频，由此激发与该振动系统共振频率所对应的模态有耦合关系的至少一个共振模态，实现多个共振模态同时激振；

导波杆固定连接到被处理构件，

其中，导波杆在径向上开有多个用于机械滤波、防止被处理构件中的振动反射回超声波换能器对超声波换能器造成损伤的通孔。

11.一种超声波应力消除系统，包括：

顺序连接的超声波驱动电源、超声波换能器、导波杆、激振底座、多个被处理构件，其中，超声波换能器、导波杆、激振底座、多个被处理构件组成振动系统，其特征在于，

超声波驱动电源对振动系统进行频率扫描，选择出距离超声波换能器的共振频率最近的且振幅最高的振动系统共振频率作为激振频率，对被处理构件进行超声波激振处理；

超声波驱动电源对振动系统进行频率跟踪，维持振动系统的共振状态；

超声波驱动电源对输出的激振频率进行调频，由此激发与该振动系统共振频率所对应的模态有耦合关系的至少一个共振模态，实现多个共振模态同时激振；

导波杆固定连接到激振底座，被处理构件固定连接到激振底座，

其中，导波杆在径向上开有多个用于机械滤波、防止被处理构件中的振动反射回超声波换能器对超声波换能器造成损伤的通孔。