[发明专利]面内全向波动场矢量探测系统

说明书

本申请提供一种面内全向波动场矢量探测系统，涉及电磁超声探测技术领域。该系统包括：矢量电磁超声传感子系统，用于同时检测被测位置N个方向上的感应信号，所述感应信号是所述被测位置的面内全向波动场在偏置磁场的作用下形成的，N为大于或等于2的正整数；信号传输与处理子系统，其输入与所述矢量电磁超声传感子系统连接，用于对所述矢量电磁超声传感子系统检测到的感应信号进行传输和处理；矢量接收解析子系统，与所述信号传输子系统连接，用于接收和解析所述感应信号，并确定所述被测位置的面内全向波动场。通过本申请的面内全向波动场矢量探测系统，可实现面内全向波动场的探测，有效缩小接收器换能面积，提高波动场测量分辨率。

技术领域

本申请涉及电磁超声探测技术领域，具体涉及一种面内全向波动场矢量探测系统。

背景技术

固体中传播的波动场测量是声学换能器辐射声场测量、超声波探伤等领域的关键。波动场测量传感器主要包括压电传感器、磁致伸缩传感器、激光测振器及电磁超声传感器等，传统的传感器往往只能接收换能区的合成声压，不具有矢量振动场探测功能。

如压电传感器和磁致伸缩传感器受限于其换能效应及结构，往往只能获得一个面上的声压，另外一些强指向性的换能器中，往往只能测得某个方向的波动场信息，很难采集到被测点处波动场的矢量振动信息，特别是当这种振动方向为时变多向状态或是在测量区域的各测量点振动方向不一致时。另外受到耦合剂的影响，在大面积的波动场测量中，压电传感器和磁致伸缩传感器较难获得对各测量点良好的一致性。

三维激光测振仪采用三个激光测振头协同测量，可以获得每一个被测点三维振动时的位移/速度信息，且能便捷地进行大面积扫描探测，在面内全向波动场探测中有较大优势，但其成本高昂，且由于其复杂的机电控制系统，对使用环境要求高，主要在室内环境使用，在操作环境多样化的超声波深伤工程现场不便使用。

电磁超声传感器由于免耦合剂特点，在波动场探测中具有极好的可重复性和一致性，在辐射声场测量和超声波探伤中有重要应用。然而传统的电磁超声传感器，主要采用单一的环形线圈、蝶形线圈、跑道线圈、回折线圈、排线线圈等结构，在探测波动场时，不能获得测量点的矢量振动场信息。由于测量点振动方向未知，测量设置中电磁超声线型探测元（特别是蝶形线圈、跑道线圈、回折线圈、排线线圈等有方向的线圈）与测量点实际振动方向呈现随机的夹角，如果执行波动场扫查测量，将得到与实际声场差异极大的测量结果，使得测量方法不可行。此外，现有电磁超声换能器受限于线圈回路结构，换能面积较大（一般不小于直径5mm），难以实现高分辨率的波动场测量。

发明内容

为了克服现有的波动场测量传感器存在的上述种种问题，本申请提供一种面内全向波动场矢量探测系统，该系统包括：

矢量电磁超声传感子系统，用于同时检测被测位置 N个方向上的感应信号，所述感应信号是所述被测位置的面内全向波动场在偏置磁场的作用下形成的， N为大于或等于2的正整数；

信号传输与处理子系统，其输入与所述矢量电磁超声传感子系统连接，用于对所述矢量电磁超声传感子系统检测到的感应信号进行传输和处理；

矢量接收解析子系统，与所述信号传输子系统连接，用于接收和解析所述感应信号，并确定所述被测位置的面内全向波动场。

在一实施例中，所述矢量电磁超声传感子系统包括矢量电磁超声传感器；

所述矢量电磁超声传感器包括 N个传感单元，分别用于检测所述 N个方向上的感应信号。

在一实施例中，所述矢量电磁超声传感子系统还包括第一信号调理器；