[发明专利]一种界面波的检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种界面波的检测装置及检测方法，属于超声检测及分析技术领域。

背景技术

弹性波在介质中的传播及其与材料微缺陷的相互作用规律在超声无损检测及材料无损评价等领域有着非常重要的价值，随着声学技术的快速发展，界面波被广泛应用于材料无损检测及材料结构特性反演领域。因此，界面波的检测是超声检测领域研究的热点之一。

目前，常用的界面波检测方法有以下几种：

（1）直接利用超快短脉冲激光束法向入射双层介质分界面，通过电子激活位移激发沿膜基界面传播的界面波。如发明专利——一种微尺度界面波激发方法及装置（申请号：02112787.5）。

（2）在两介质层分界面固体侧的一端钻一小洞，洞的大小和深度应满足刚好使发射超声波信号的发射换能器放在洞中且换能器的最高点刚好与分界面在一个平面上，在固体侧的其他地方用接受换能器界面波信号。

（3）将发射超声波信号的发射换能器垂直悬挂在分界面固体侧的上方，使换能器发射超声波的表面与分界面平行，然后在固体侧的其他地方检测界面波信号。

上述各种方法都在一定程度上能够实现对特定情况下的界面波进行检测的目的，但是受检测条件的限制，存在检测精度不高，检测设备昂贵等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测精度高的检测界面波的装置及检测方法，本发明的方法有利于减小杂波干扰，提高检测精度，检测到比较纯净的界面波信号；本发明的检测装置功耗低、体积小，数据处理能力强，成本低。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种界面波的检测装置，包含将制作成窄带的呈长方体状的压电陶瓷片换能器作为信号发射和接收模块；将所述的信号发射和接收模块用AB胶固定在分界面固体侧的两端，且在固定时使压电陶瓷片换能器垂直于与分界面相邻的两个侧面，然后在固定好的信号发射模块和信号接收模块的周围涂一层环氧树脂；与所述的信号发射模块相连并激励信号发射模块的激励信号模块；信号采集模块对信号接收模块的信号进行采集传输到计算机终端进行数据处理和波形显示。

所述的信号发射模块和信号接收模块都采用压电陶瓷片换能器，将压电陶瓷片制作成3mm×8mm×30mm的长方体状，将发射换能器和接收换能器阵列固定在分界面固体侧的两端，固定方式优选用AB胶固定，且在固定的过程中使换能器垂直于与界面相邻的两个侧面，然后将环氧树脂涂在发射换能器和接收换能器的表面，防止能量辐射和导电。

所述的激励信号模块包含以方波信号发生器为核心的信号发生模块和以高频功率放大器为核心的功率放大模块组成，能够产生脉冲宽度和频率可变的方波脉冲信号。与所述方波信号产生模块相连的是功率放大模块，功率放大模块对方波信号产生模块产生的方波脉冲信号进行功率放大。

所述的信号采集模块包含集成运算放大器、高速A/D转换模块、FPGA高速控制模块和计算机终端。其中，高速A/D转换模块直接通过有线的方式采集来自运算放大器的信号，将模拟信号数字化；FPGA高速控制模块通过IO端口控制高速A/D转换模块并将高速A/D转换模块转换生成的数据储存至计算机终端的SRAM（Static Random Access Memory，即静态存储器）中；FPGA高速控制模块通过RS232串口将SRAM中的数据读出并传输至计算机中；计算机终端的上位机直接读取数据并绘图。

所述的数据处理和显示都由计算机终端完成，这样能够提高数据处理的能力和速度，减小检测装置的功耗和体积。

一种基于权利要求1所述的界面波的检测方法，其特征是，包含以下步骤：

（1）将固体切成30mm厚规则的长方体状薄片；

（2）将压电陶瓷片制作成3mm×8mm×30mm的窄带长方体状作为发射换能器和接受换能器，并分别设置于信号发射模块和信号接收模块内；

（3）将发射换能器和接受换能器阵列固定在分界面固体侧的两端，且在固定的过程中使换能器垂直于与界面相邻的两个侧面。

（4）在固定好的换能器周围涂一层环氧树脂使其紧紧包围换能器，防止导电和减小能量辐射。

（5）调整激励信号模块输出方波信号的脉冲宽度，使激励信号的脉冲宽度为压电陶瓷片换能器额定频率的1/2，使检测信号的幅度变化达到最大值；

（6）由所述的激励信号模块激励信号发射模块产生界面波信号；

（7）所述的信号接收模块接收所述的信号发射模块发射的界面波信号；