[发明专利]一种用于振动声调制检测的最佳高频选取方法

说明书

本发明公开了一种用于振动声调制检测的最佳高频选取方法，所述方法包括：步骤1)确定检测所用的低频激励频率f₁；步骤2)测量高频频段[f_b,f_b+f_d]内工件的高频频响曲线步骤3)将高频频响曲线HFSR_k2分别在频率轴上左右平移f₁，分别得到两个曲线：和在相同频率下将这两个曲线对应的值相加，得到边频频响曲线然后在相同频率下将与对应的值相除，得到不同高频频率下相对调制强度分布曲线U₃；步骤4)当高频采用单频连续正弦波激励时，从相对调制强度分布曲线U₃中选取相对调制强度最高的频率作为最佳高频激励的频率；当高频采用扫频激励时，选取的扫频激励的频率区间满足：该区间内平均调制强度最高且区间频宽至少为f_d/2。该方法操作方便，适合现场运用，易于推广。

技术领域

本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种用于振动声调制检测的最佳高频选取方法。

背景技术

振动声调制技术是一种非线性声学检测方法，即在低频振动激励下，工件的裂纹在不同时刻承受不同应力作用而张开闭合，使通过此界面的高频信号幅度或相位发生变化(调制)。实际检测时，将低频振动信号f₁和高频超声信号f₂同时施加在工件上，若工件中存在裂纹等缺陷，则接收信号频谱中含有边频f₂±nf₁成分；否则f₂与f₁无相互作用，接收信号频谱与输入信号相同(如图1所示)。因此，通过监测调制边频成分的有无及幅度大小，即可对所测工件质量进行评价。振动声调制技术对接触型缺陷特别是疲劳裂纹非常敏感。理论上适合各种形状工件的检测。目前已用于岩石、混凝土、金属、复合材料等多种材料中的进行缺陷检测并对结构质量状况进行在线监测。

然而，如何选择合适的高频频率一直是振动声调制检测技术的难点，在现有振动声调制理论研究中，Cawly P和Donskoy分别对含裂纹杆状构件在不同高频下调制强度进行了预测，二者均发现调制强度极大值均出现在杆件共振频率附近(如图2所示)。然而，当激励频率较高，或者缺陷较大使高频模态受到严重干扰时，不同高频频率下的调制强度分布已不符合上述规律，而若考虑所有模态，则将使理论计算复杂度大大增加。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提出一种不受高频声场复杂度影响的简便方法，能够对整个频段内调制强度分布进行准确预测，从而实现最佳高频的选取。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于振动声调制检测的最佳高频选取方法，所述方法包括：

步骤1)确定检测所用的低频激励频率f₁；

步骤2)测量高频频段[f_b,f_b+f_d]内工件的高频频响曲线

步骤3)将高频频响曲线HFSR_k2分别在频率轴上左右平移f₁，分别得到两个曲线：和在相同频率下将这两个曲线对应的值相加，得到边频频响曲线然后在相同频率下将与对应的值相除，得到不同高频频率下相对调制强度分布曲线U₃；

步骤4)当高频采用单频连续正弦波激励时，从相对调制强度分布曲线U₃中选取相对调制强度最高的频率作为最佳高频激励的频率；当高频采用扫频激励时，选取的扫频激励的频率区间满足：该区间内平均调制强度最高且区间频宽至少为f_d/2。

作为上述方法的一种改进，所述低频激励频率f₁为工件振动的一个固有频率。

作为上述方法的一种改进，所述f_b满足：f_b≥10f₁。