[发明专利]一种基于空气耦合超声的高空间分辨率应力动态测量方法

权利要求书

1.一种基于空气耦合超声的高空间分辨率应力动态测量方法，其特征在于，所述测量方法具体为，在待测试样(3)内激发出LCR波从而确定激励空耦超声换能器发出的激励与接收空耦换能器倾角，再根据倾角组装测量装置；

当接收空耦换能器(2)与空耦换能器(1)在待测试样(3)的射入及接收之间的距离为L时，记录待测试样(3)进行一个周期的周期运动的运动位置及当下位置的接收回波信号记为F(x)；

将F(x)与无应力状态下相比得到声时差，在根据声时差计算得到每个运动位置下对应的L传播距离的平均应力值；

当接收空耦换能器(2)与空耦换能器(1)在待测试样(3)的射入及接收之间的距离为L+ΔL时，记录待测试样(3)进行一个周期的周期运动的运动位置及当下位置的接收回波信号记为F₁(x)；

将F₁(x)与其无应力状态下相比得到声时差，在根据声时差计算得到每个运动位置下对应的L+ΔL传播距离的平均应力值；

每个运动位置下对应的ΔL位置的应力值即为两者之差。

2.根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述步骤1组装测量装置具体为，在一个包含应力集中区域的待测试样(3)的一侧，按照确定的倾角放置空耦换能器(1)；

所述待测试样(3)的另一端设置接收空耦换能器(2)，所述接收空耦换能器(2)与空耦换能器(1)均在待测试样(3)的一侧；

所述接收空耦换能器(2)与空耦换能器(1)与待测试样(3)的距离均为L_A，确定激励信号周期为N，并选择空耦换能器中心频率f，采用任意信号函数发生器产生N周期、Hanning窗调制、频率为f的正弦脉冲信号作为激励信号，经过50欧姆负载进行阻抗匹配，并经过低通滤波器后，施加在激励空耦换能器(1)上，在相距为L的接收位置用接收空耦换能器(2)接收回波。

3.根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述待测试样(3)的运动位置通过光栅位移传感器记录；

并在每个运动位置下产生触发信号，使用高速数据采集板卡采集当下位置的接收回波信号。

4.根据权利要求3所述测量方法，其特征在于，所述无应力状态所测声时具体为，令无应力试块进行一个周期的周期运动，通过光栅位移传感器记录无应力试块L传播距离和L+ΔL传播距离的运动位置，并在每个运动位置下产生触发信号，使用高速数据采集板卡采集当下位置的接收回波信号，获得无应力状态下的声时，记为t_1,0和t_2,0。

5.根据权利要求4所述测量方法，其特征在于，所述每个运动位置下对应的L传播距离的平均应力值具体为，将F(x)与无应力状态下相比得到声时差，将声时差结合应力与声时差的线性关系系数即可得到每个运动位置下对应的L传播距离的平均应力值。

6.根据权利要求3所述测量方法，其特征在于，所述接收空耦换能器(2)与空耦换能器(1)在待测试样(3)的射入及接收之间的距离为L+ΔL具体调整为，保持激励空耦换能器(1)位置不变，移动接收空耦换能器(2)使两者距离变为L+ΔL。

7.根据权利要求6所述测量方法，其特征在于，所述每个运动位置下对应的L+ΔL传播距离的平均应力值具体为，将F₁(x)与无应力状态下相比得到声时差，将声时差结合应力与声时差的线性关系系数即可得到每个运动位置下对应的L+ΔL传播距离的平均应力值。