[发明专利]一种瑞利波信号的高效检测方法

权利要求书

1.一种瑞利波信号的高效检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，布置探头，在试件表面倾斜布置两只激励器，分别编号为激励器1、激励器2，所述激励器1、激励器2呈对向布置，两只激励器与法线夹角均为θcr，设两只激励器的入射点分别为O1、O2，计O1、O2连线的中点为D点，在D点垂直位置设置接收器，采集D点的离面位移作为检测信号；

第二步，计算激励器倾角，采用空气或水耦合，计空气中纵波的波速C1＝340m/s，水中纵波的波速C1＝1497m/s，设被测试件为均匀、各向同性、线弹性固体，弹性模量为E，泊松比为μ，密度为ρ，根据下式计算试件中纵波的波速C2：

根据斯涅尔定律计算入射角θcr：

sinθcr＝C1/C2；

第三步，消除纵波，激励器1、激励器2以第二步中计算得出的入射角入射脉冲波，脉冲波由空气进入试件后，形成三种超声波：纵波、横波、瑞利波，其中，纵波速度最快，横波次之，瑞利波最慢，三种波引起的质点振动方向不同，其中试件中纵波的传播方向平行于试件表面，此时，由于纵波引起的质点振动方向与纵波传播方向相同，均平行于试件表面，因此，无法产生垂直于试件表面的振动分量，故D点的接收器无法采集到纵波引起的离面位移，此时的检测信号中不包含纵波波包，仅含有横波、瑞利波波包；

第四步，设置激励信号，设置正电压的脉冲信号作为激励信号1，设置负电压脉冲信号作为激励信号2，两条激励信号的波形相同，仅电压的正负值相反，向激励器1施加激励信号1，向激励器2施加激励信号2；

第五步，消除横波，记激励器1产生的横波、瑞利波为横波1、瑞利波1，记激励器2产生的横波、瑞利波分别为横波2、瑞利波2，当激励器1、激励器2分别施加激励信号1、激励信号2时，在D点处相遇的横波1、横波2引起的质点振动方向相反，相互抵消后为0，不引起离面位移；而瑞利波1、瑞利波2波呈椭圆形振动，由于入射方向相反、激励波幅值相反，瑞利波1、瑞利波2在D点相遇时，质点呈同向振动，相互加强并具有离面位移分量，故D点的接收器能采集到经加强放大的瑞利波，此时的检测信号中不包含纵波、横波波包，仅含有瑞利波波包；

第六步，移动检测，固定激励器1、激励器2、接收器的相对位置，通过沿试件表面移动激励器1、激励器2、接收器，可提取试件不同位置的瑞利波响应，作为材料性能表征、试件内部缺陷检测的依据。

2.根据权利要求1所述的一种瑞利波信号的高效检测方法，其特征在于：当试件位于空气中时，所述激励器1、激励器2为Ultran GRD 50空气耦合探头，接收器为Polytech psv500激光测振仪。

3.根据权利要求1所述的一种瑞利波信号的高效检测方法，其特征在于：当试件位于水中时，所述激励器1、激励器2为AE204SW水耦合探头，接收器为AE204SW水耦合探头搭配钢钉。

4.根据权利要求1所述的一种瑞利波信号的高效检测方法，其特征在于：当试件中瑞利波频散不明显时，激励的脉冲信号为Hann函数，当试件中瑞利波频散明显时，计算瑞利波的频散曲线，选取曲线斜率最小点对应的频率作为中心频率fc，绘制5周期频率为fc的正弦波，并用Hann函数调制，作为激励信号。

5.根据权利要求1所述的一种瑞利波信号的高效检测方法，其特征在于：当采用步骤(2)计算的θcr作为入射角时，试件中纵波的传播方向平行于试件表面，横波的传播方向垂直于试件表面，瑞利波呈椭圆形振动。