[发明专利]用于板状结构检测的真时延单模态Lamb波相控阵系统

摘要

本发明涉及一种用于板状结构检测的真时延单模态Lamb波相控阵系统，包括：控制器，多通道数/模转换器，多晶片Lamb波相控阵探头，多通道继电器，多通道模/数转换采集卡和成像显示器,多晶片Lamb波相控阵探头通过逆压电效应将电压信号转换成波动信号在结构中激发出来，同时在接收阶段根据正压电效应将损伤反射回来的波动信号转换成电信号；本发明采用窄带脉冲激发阵列单元，根据调谐曲线选择特定的单一模态并在检测方向上增强导波中单一模态的幅值，实现真实物理场中的波束偏转与聚焦，提高了空间域分辨率，放大了损伤反射的信号；本发明检测范围广、损伤敏感度高、成像直观、检测效率高。

主权项

1.一种用于板状结构检测的真时延单模态Lamb波相控阵系统使用方法，采用的Lamb波相控阵系统，包括：控制器，多通道数/模转换器，多晶片Lamb波相控阵探头，多通道继电器，多通道模/数转换采集卡和成像显示器,其特征在于，真时延聚焦方法如下：真时延单模态Lamb波相控阵中心频率为100kHz，选用A₀模态的波进行板状结构的损伤检测；以3个周期汉宁窗窄带脉冲信号激发单模态A₀波进行板状结构的损伤检测，其中，各个单元的激励信号为V(t‑δ_n),基准电压激励信号H(t)为赫维赛德阶跃函数，当t≥0时H(t)＝1；当t＜0时H(t)＝0，N_ρ＝3，f_c＝100kHz；选用A₀模态波的群速度来计算相控阵单元的时间延迟，从第n个压电片到达焦点P的距离表示成如下的形式：其中，a是两个相控阵单元中心的距离，F是焦距，也就是焦点到相控阵中心点的距离，θF是焦点的偏移角度；在聚焦于焦点P时，各个压电片对应的时间延迟δn分别表达为式(2)的形式，c为导波中A0波的群速度，t0为一个足够大的常数以便保证时间延迟不为负数，分别对奇数压电片和偶数个压电片进行推导；设初始由第n个压电片单元发出的信号幅值为A_n，Lamb波的衰减为距离平方根的反比最终各个压电片单元产生的波阵面合成到焦点P处的波为：其中，Sp(t)是焦点P处的波场强度信号，S0是各个压电片单元初始信号。