[发明专利]金属材料疲劳早期损伤非线性超声在线检测方法

摘要

金属材料疲劳早期损伤非线性超声在线检测方法属于无损检测领域。本发明步骤：根据被测试件的厚度确定激励信号参数并输入任意函数发生器生成单一音频信号；根据空载时的噪声信号幅值确定声发射仪门槛值；给被测试件进行疲劳加载，由声发射传感器连续实时检测声发射信号，放大后输入声发射仪，当声发射信号幅值超过声发射仪预设的门槛值，声发射仪判定振铃；如果声发射仪没有显示振铃或连续振铃次数没有超过经验值，则等时间间隔检测非线性超声信号；如果显示连续振铃次数超过了经验值，表明有疲劳裂纹萌生和发展，结束检测。本发明在非线性超声无损检测的基础上引入声发射技术在检测金属材料的早期疲劳损伤时不会出现误判；实现了连续在线检测。

主权项

金属材料疲劳早期损伤非线性超声在线检测方法，其特征在于，采用如下装置，该装置包括非线性超声检测模块和声发射监测模块；非线性超声检测模块依次包括有任意函数发生器、功率放大器、高能低通滤波器、被测试件、分别安装在被测试件两侧的激励传感器和接收传感器、示波器和计算机；声发射监测模块包括有安装在被测试件一侧的声发射传感器、声发射前置放大器、声发射仪；声发射仪也连接上述计算机；按以下步骤进行的：1)根据被测试件的厚度确定激励信号周期数、频率和幅值；将所选激励信号参数输入任意函数发生器生成单一音频信号；根据空载时的噪声信号幅值确定声发射仪门槛值；2)搭建上述包括非线性超声检测模块和声发射监测模块的装置；3)给被测试件进行疲劳加载，在被测试件疲劳过程中，由声发射传感器连续实时检测声发射信号，并将声发射信号经由声发射前置放大器放大后输入声发射仪进行处理分析，当声发射信号幅值超过声发射仪预设的门槛值，声发射仪判定振铃；将数据存入计算机；4)如果声发射仪没有显示振铃或连续振铃次数没有超过实验确定的经验值，则等时间间隔检测非线性超声信号；具体检测非线性超声信号步骤如下：由函数发生器产生的单一音频超声信号被送至功率放大器进行放大后，通过高能低通滤波器滤除由功率放大器产生的高频谐波信号，然后该信号被传输至激励传感器，在被测试件中激励纵向超声波；安装在另一侧的接收传感器检测通过被测试件透射过来的弱电压超声信号，并送给示波器进行显示和保存；利用计算机对示波器保存的信号进行傅里叶变换，获取基波幅值A1和二次谐波幅值A2，并通过式(1)计算超声非线性系数β，依据β来了解被测试件的早期疲劳损伤情况； β = 8 ( A 2 A 1 2 ) 1 k 2 x 式(1)其中k＝ω/c为波数，ω为角频率，c为波速，A1和A2分别为基波和二次谐波幅值，x为波传播的距离；5)如果声发射仪显示连续振铃次数超过了实验确定的经验值，表明有疲劳裂纹萌生和发展，结束检测。