[发明专利]一种基于声学频谱分析物体内部缺陷的检测仪

权利要求书

1.一种基于声学频谱分析物体内部缺陷的检测仪，其特征在于，包括：

敲击锤，用于对当前位置进行敲击；

声纳装置，均布在敲击锤的四周，用于收集敲击产生的声学信号；

分析系统，通过位移传感器获取敲击锤的敲击路线及每次敲击点的位置信息，同时通过声纳装置以收集声学信号，并通过频域分析模块获取其频域信息，结合敲击点位置信息及频域信息通过粗略分析先确定空鼓的大小形状位置；

所述粗略分析过程如下：

首先经傅里叶变换：

将声音信号由时域转变为频域信号，得到该声信号的频谱函数，

提取全体采样点的频域信息，提取其中频率最小和最大的一个点或多个点即ω_min，ω_max，当有：

可以粗略判断该区域存在空鼓，且ω_min所在采样点(x₀，y₀)为空鼓中心；其中为比例系数，可以通过实验标定的方法获得；

在检测区域内均匀取(x_i,y_i)、(m-x_i,y_i)、(x_i,n-y_i)、(m-x_i,n-y_i)为对照点，其中m、n为瓷砖的长和宽；将频率不一致的采样点频率记为f_i1,该点坐标为(x_i,y_i)，则其余三个采样点频率分别标为f_i2、f_i3、f_i4；当有：

可以粗略判断该区域存在空鼓，其中θ为比例系数，可通过实验标定的方法获得；

整合上述得到的特征点信息，通过数据处理筛选掉其中误差较大的特征点，分别计算其余各点到空鼓中心的距离，以圆形来近似模拟真实的空鼓形状，故空鼓半径r可表示为：

其中，n为筛选后的特征点数目,(x_i,y_i)为各特征点的位置坐标，最终经过粗略分析可以近似得到空鼓的大小形状位置信息。

2.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，

所述分析系统通过精确分析对获取的空鼓大小形状信息进行整合，最终得到精确的空鼓位置及尺寸信息，所述精确分析的过程如下：

设，待检测位置的固有频率ω以实心声音信息的固有频率ω₀表示，则有如下关系：

ω＝δ·ω₀

频率系数δ只是本身几何尺寸及材料特性的参数，其关系式如下：

其中，K为系数，ρ₀为密度，h为厚度，E为弹性模量,μ为泊松比；

空鼓声音信息的固有频率不仅与其本身几何尺寸和材料特性有关，还与空洞的大小位置有关，则有：

其中，

这里：

其中，m、n为待检测区域内瓷砖的长和宽，h为厚度，r₀为空洞半径,(x₀,y₀)为空洞的坐标位置。

3.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，

所述检测仪还包括用于提供安装空间的壳体，敲击锤设置在壳体外部，在壳体内安装有：

电机，用于提供动力；

偏心驱动装置，使敲击锤实现间歇性敲打动作，包括与电机输出轴连接的偏心轮，和一端与敲击锤连接另一端与偏心轮连接的连杆。

4.根据权利要求3所述的检测仪，其特征在于，

在所述连杆与所述偏心轮连接一端安装有与所述偏心轮外圆周接触的滚轮。

5.根据权利要求3所述的检测仪，其特征在于，

在所述壳体内设置有容纳所述连杆的安装槽。

6.根据权利要求3所述的检测仪，其特征在于，

所述壳体内的连杆杆身上安装有将所述连杆向所述偏心轮方向推动的弹性装置。