[发明专利]水下弹性波全波场无损检测系统及方法

权利要求书

1.一种水下弹性波全波场无损检测系统，其特征在于，所述系统包括：

激发组件，用于对水下的待测结构体表面施加冲击力以激发弹性波场；

力传感器，用于测量所述激发组件的冲击力信息；

检测组件，用于感测所述待测结构体表面在X、Y和Z三个方向的弹性波全波场信息，以及所述待测结构体表面水的压力波场信息；

数据分析模块，用于对所述冲击力信息、弹性波全波场信息以及压力波场信息进行反演分析，获取所述待测结构体对应的损伤模型；

所述激发组件包括壳体、电磁式击打装置、安装座、橡胶波纹管以及砧台；

所述电磁式击打装置安装于所述安装座上，所述橡胶波纹管的一端连接所述安装座，另一端连接所述砧台；所述电磁式击打装置可击打所述砧台，以将所述电磁式击打装置的撞击力传至待测检测体表面；

其中，所述壳体、安装座、橡胶波纹管、砧台组成一个密封空间，所述电磁式击打装置位于所述密封空间内；

所述壳体呈上端封闭、下端开口的筒状；所述安装座呈圆形并位于所述壳体内，沿所述安装座的边缘等间隔地设有三个支腿，相邻两个所述支腿之间对应的圆心角为120°；其中一个所述支腿上设有X方向标记；在初始状态下，所述三个支腿的端部概与所述砧台的底端齐平；所述检测组件的底部概与所述支腿的端部齐平。

2.如权利要求1所述的水下弹性波全波场无损检测系统，其特征在于，所述砧台的底部为半球形锤顶，所述半球形锤顶内部设有水泵，所述半球形锤顶的边缘设有进水孔，所述半球形锤顶的底部设有喷水孔，所述水泵连通所述进水孔和喷水孔。

3.如权利要求1所述的水下弹性波全波场无损检测系统，其特征在于，所述检测组件包括三分量振动传感器和水声换能器，所述三分量振动传感器用于感测所述待测结构体表面在X、Y和Z三个方向的弹性波全波场信息，所述水声换能器用于接收所述待测结构体表面水的压力波场。

4.如权利要求3所述的水下弹性波全波场无损检测系统，其特征在于，所述系统还包括橡胶隔振板，所述橡胶隔振板中心为圆孔，所述壳体安装于所述圆孔上，且所述支腿与砧台部分地伸出于所述圆孔；

所述检测组件的数量为三个，分别位于所述三个支腿的外侧，该三个检测组件等间隔设于所述橡胶隔振板上，且相邻两个所述检测组件之间对应的圆心角为120°；其中，所述三分量振动传感器的X分量方向与所述设有X方向标记的支腿方向相一致。

5.如权利要求4所述的水下弹性波全波场无损检测系统，其特征在于，所述支腿呈上粗下细的锥状；

所述电磁式击打装置包括撞击式电磁铁，所述力传感器安装于所述撞击式电磁的动铁芯上；

所述壳体上安装有方位传感器，所述方位传感器对应于所述设有方向标记的支腿的方位；

所述壳体的上端安装有起吊环。

6.如权利要求5所述的水下弹性波全波场无损检测系统，其特征在于，所述系统还包括控制组件，所述控制组件与一个计算机电连接；

所述控制组件电连接所述激发组件和检测组件，用于控制所述激发组件和检测组件的运行；

所述计算机配置为设置系统参数，向所述控制组件发送控制指令，以使得所述控制组件能够根据所述控制指令控制所述激发组件的冲击力。

7.如权利要求6所述的水下弹性波全波场无损检测系统，其特征在于，所述系统还包括数据转换组件，所述数据转换组件分别与所述控制组件、力传感器、检测组件、方位传感器、计算机电连接；

所述数据转换组件包括多个信号调理电路和多通道模数转换模块，所述冲击力信息、弹性波全波场信息、压力波场信息以及所述方位传感器测得的方位信息分别经过一个所述信号调理电路调理后，输入到所述多通道模数转换模块以转换成数字信号，之后传输至所述计算机进行存储并显示。

8.一种适用于如权利要求1至7其中任一项所述的水下弹性波全波场无损检测系统的无损检测方法，其特征在于，

所述方法包括：

步骤S1：建立水下的待测结构体的反演理论模型；

步骤S2：测量所述待测结构体对应的弹性波全波场波动分布；

步骤S3：利用三维数字仿真计算所述反演理论模型对应的理论波动场分布；

步骤S4：根据所述弹性波全波场波动分布与所述理论波动场分布的差，调整所述反演理论模型；

步骤S5：重复执行所述步骤S3至S4，直至所述弹性波全波场波动分布与所述理论波场分布的差小于设定阈值，以此时的所述反演理论模型作为待测结构体对应的损伤模型。