[发明专利]基于超声波法的钢结构构件内部初始应力检测装置和方法

权利要求书

1.一种基于超声波法的钢结构构件内部初始应力无损检测装置方法，其特征在于：包括通过先标定在役钢结构构件复制品固定声程的声弹性系数B，检测超声波在役钢结构构件中的声时t的改变量，来求解钢结构构件内部初始应力σ的方法。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述超声波波型为临界折射纵波。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述钢结构构件包括以型钢为代表的表面是平面的构件和以钢管为代表的表面是曲面的构件，钢结构构件的内部初始应力为钢结构构件表面以下毫米级别深度的轴向应力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述役钢结构构件复制品为和在役钢结构构件尺寸、材料相同的钢结构构件，所述固定声程是指两个探头之间的距离，距离取10mm-20mm。

5.根据权利要求1—4任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，第一步是在役钢结构构件的复制，第二步是复制钢结构构件零应力状态下超声波传播声时t₀的测量，第三步是复制钢结构构件声弹性系数B的标定，第四步是在役钢结构构件超声波传播声时t的测量，第五步是在役钢结构构件内部初始应力σ的求解。

6.一种实现权利要求1—5所述方法的钢结构构件内部初始应力无损检测装置，其特征在于，包括：硬件平台和软件平台的基础上实施的，硬件平台包括超声波发生装置、超声波换能器、信号放大器、信号采集装置，软件平台用于处理采集到的信号，求出钢结构构件中的内部初始应力。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述超声波发生装置发射脉冲超声波，发射超声波的频率范围是0.5MHz-10MHz；信号采集装置的采集频率在2.5GSa/s以上。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述超声波换能器，包括超声波发射探头和超声波接收探头，发射探头的作用是将超声波发生装置发射的电信号转换成超声波信号，接收探头的作用是将超声波信号转换成电信号，发射探头和接收探头的芯片均由压电材料做成，探头的发射角度和接收角度可变，收发同体。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述临界折射纵波是通过调整发射探头的入射角产生的，首先计算出超声纵波能在钢结构构件中产生临界折射纵波的第一临界折射角，再调整发射探头的发射角和接收探头的接收角，使之等于第一临界折射角，这样临界折射纵波就会产生、发射、接收，第一个脉冲信号为临界折射纵波。

10.根据权利要求6—9任一权利要求所述的装置，其特征在于，还进一步包括带屏蔽的BNC线，探头与构件的耦合剂采用机油；曲面钢结构构件楔块。