金屬微裂紋的非線性超聲檢測系統(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，會不可避免地在其表面或者內(nèi)部形成微裂紋。同時，在長期載荷、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，檢測金屬構(gòu)件的微裂紋已迫在眉睫。
　　傳統(tǒng)的超聲波檢測方法是利用聲波的反射、散射等線性特征進(jìn)行檢測，故受限于其原理，對金屬微裂紋的檢測不敏感。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，非線性超聲檢測在材料的無損檢測工作中得到了廣泛的關(guān)注。但是對于非線性超聲檢測系統(tǒng)的開發(fā)還不盡完善，因此本文設(shè)計了一套完整的非線性超聲檢測系統(tǒng)，具體包括以下內(nèi)容：
　　1.首先是對非線性超聲理論進(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方程和連續(xù)性方程出發(fā)，推導(dǎo)出二階相對非

3、線性系數(shù)，并作為非線性超聲檢測的判斷依據(jù)。
　　2.接著介紹了現(xiàn)階段非線性超聲檢測常用的檢測方法，根據(jù)非線性超聲的相關(guān)知識和自身條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方法，并設(shè)計一套完整的非線性超聲檢測方案。
　　3.設(shè)計合理的信號調(diào)理電路，對超聲換能器接收端接收到的信號進(jìn)行預(yù)處理。同時設(shè)計一套基于 FPGA的非線性超聲信號采集系統(tǒng)，包括其硬件電路設(shè)計和功能實現(xiàn)。
　　4.利用上述設(shè)計的檢測方案進(jìn)行實驗平