金屬微裂紋的非線性超聲檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)中，金屬構(gòu)件在各類生產(chǎn)設(shè)備中被廣泛地使用。而伴隨著金屬構(gòu)件的制造、加工以及使用，會(huì)不可避免地在其表面或者內(nèi)部形成微裂紋。同時(shí)，在長(zhǎng)期載荷、溫度變化和腐蝕介質(zhì)的影響下，金屬構(gòu)件的微裂紋會(huì)增大，導(dǎo)致金屬構(gòu)件的斷裂，給生產(chǎn)造成巨大的危害和損失。因此，檢測(cè)金屬構(gòu)件的微裂紋已迫在眉睫。
　　傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)方法是利用聲波的反射、散射等線性特征進(jìn)行檢測(cè)，故受限于其原理，對(duì)金屬微裂紋的檢測(cè)不敏感。而根據(jù)最新的材料力學(xué)和聲學(xué)研究表

2、明，材料內(nèi)部性能變化（如應(yīng)力、微裂紋等）與材料的超聲非線性效應(yīng)有著密切的關(guān)聯(lián)。因此，非線性超聲檢測(cè)在材料的無損檢測(cè)工作中得到了廣泛的關(guān)注。但是對(duì)于非線性超聲檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)還不盡完善，因此本文設(shè)計(jì)了一套完整的非線性超聲檢測(cè)系統(tǒng)，具體包括以下內(nèi)容：
　　1.首先是對(duì)非線性超聲理論進(jìn)行了相關(guān)研究，從非線性超聲響應(yīng)信號(hào)的分析出發(fā)，闡述了在非線性超聲中高次諧波產(chǎn)生的原理。然后從理想情況下的一維非線性波動(dòng)方程和連續(xù)性方程出發(fā)，推導(dǎo)出二階相對(duì)非

3、線性系數(shù)，并作為非線性超聲檢測(cè)的判斷依據(jù)。
　　2.接著介紹了現(xiàn)階段非線性超聲檢測(cè)常用的檢測(cè)方法，根據(jù)非線性超聲的相關(guān)知識(shí)和自身?xiàng)l件選取有限振幅法作為本文金屬微裂紋的非線性超聲檢測(cè)方法，并設(shè)計(jì)一套完整的非線性超聲檢測(cè)方案。
　　3.設(shè)計(jì)合理的信號(hào)調(diào)理電路，對(duì)超聲換能器接收端接收到的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。同時(shí)設(shè)計(jì)一套基于 FPGA的非線性超聲信號(hào)采集系統(tǒng)，包括其硬件電路設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)。
　　4.利用上述設(shè)計(jì)的檢測(cè)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平