非线性超声

摘要： 为研究非线性超声非共线混频检测方法,证实2列入射基频波散射出混频波的可行性,基于混频测试理论,组建了测试系统,并讨论了最适合测试系统的激励幅值;在此基础上,针对含不同长度和不同角度预制裂纹的砂浆试件,进行了非共线混频法的检测试验,分析了超声非线性系数与裂纹长度和角度的关系.研究表明:非共线混频检测中的最佳激励幅值为100 V;随着裂纹长度和角度的增大,混频法非线性系数逐渐增大,且混频振幅也有类似趋势;为了验证非共线混频法的可靠性,将非共线混频法与高次谐波法的试验结果进行对比,得到了非共线混频法非线性系数对裂纹长度和角度的变化更敏感、相关趋势更显著的规律,证实了非共线混频法可用于混凝土等非均质材料的损伤检测.

摘要： 为定量表征板状金属结构中的疲劳微裂纹扩展状态,采用非线性超声兰姆波静态分量方法,对含不同长度疲劳微裂纹的金属结构进行检测。实验采用低频超声换能器间接接收非线性兰姆波静态分量信号并进行时频域分析,获得非线性参数随微裂纹长度的变化趋势,并分析不同模式基频兰姆波生成的静态分量对疲劳微裂纹的敏感性。通过仿真模拟进一步分析非线性兰姆波静态分量的生成机制。结果表明:微裂纹的张开和闭合对兰姆波起调制作用,引起静态分量的生成;非线性参数随疲劳微裂纹扩展单调增加,S3和S1模式基频兰姆波生成静态分量的非线性参数分别增长到313%和201%;S3模式基频兰姆波生成的静态分量对疲劳微裂纹扩展相比S1模式更加敏感。该研究可证明采用非线性兰姆波静态分量方法检测金属结构疲劳微裂纹的有效性。

摘要： 共线混频法是一种非常有效的非线性超声检测方法。该方法利用两列波在介质中的非线性相互作用特性,实现对材料力学性能的无损检测与评价;首先利用有限元软件ABAQUS,对粘接胶层中含随机分布微裂纹的模型进行共线混频数值模拟,得到共振波幅值随胶层微裂纹数的变化情况,随后以6061铝合金/改性丙烯酸酯胶/6061铝合金粘接试件为研究对象,采用共线横波和纵波混频检测技术,试验研究共振波幅值随粘接界面固化时间的变化情况。结果表明:共振波幅值与粘接胶层中随机分布的裂纹数、粘接试件的固化时间之间存在内在联系;随着裂纹数的增加,共振波幅值不断减小;随着固化时间的增加,共振波幅值不断增大,直到固化完成共振波幅值趋于稳定;因此,利用共线混频技术可实现对粘接界面固化过程的有效监测和评价。

摘要： 采用非线性超声和声发射检测技术联合对复合材料损伤过程进行检测研究,实现对复合材料更完善的损伤检测,通过对复合材料各阶梯加载阶段的损伤检测,发现二次非线性系数在材料损伤早期呈现递增趋势,随着损伤的加剧二次非线性系数逐渐降低,而声发射信号则随损伤的加剧呈现单一递增趋势,实验结论表明在材料早期损伤中非线性超声比声发射技术更加敏感,且无需加载检测,而在损伤后期声发射技术与损伤程度更具有一致性。

摘要： 监测钢绞线应力水平对保证后张混凝土结构、斜拉桥和拱桥的合理结构性能具有重要意义。基于一维入射条件下钢丝接触模型的谐波产生机理,建立钢绞线张力与边频非线性系数之间函数关系;采用有限元仿真和逐级加载试验,计算不同张力水平下边频非线性系数和二次谐波非线性系数;分析激励源输入功率的影响。结果表明,遴选混频激励下钢绞线中产生明显的边频调制谐波和二次谐波;边频非线性系数和二次谐波非线性系数随张力水平变化符合理论模型下降规律;相较而言,边频非线性系数随张力变化规律性更明显,受激励源功率影响更小。

摘要： 研究了400°C下,不同时效核电厂主蒸汽隔离阀备件阀杆的非线性超声和力学性能的变化规律。试验结果表明,在时效过程中,17-4PH不锈钢的冲击功降低,而布氏硬度、抗拉强度和屈服强度提高;硬度、拉伸性能与非线性超声表现出明显的关联性;非线性超声对时效过程中17-4PH不锈钢的显微组织变化敏感,可用来对17-4PH不锈钢进行无损评估表征。

摘要： 超声导波具有远距离传输的特性,能够快速、有效地大范围检出薄板中的损伤或缺陷。非线性超声导波相较于传统超声导波,主要研究基波与材料中微观组织演化相互作用而产生的高阶谐波,对尺寸远小于基波波长的损伤或缺陷比较敏感。其中,超声导波的二次谐波相对容易激发,已被用于定量评估早期损伤。但是,超声导波的二次谐波容易受到测量系统非线性的干扰,并且无法定位材料中的局部损伤。超声导波混频在频率、模式、传播方向的选择上具有一定的灵活性,克服了二次谐波的缺点。目前,超声导波混频在理论、模拟和实验上取得了一定的进展,已被用于表征和定位金属材料中处于早期阶段的疲劳、热老化、微裂纹、冲击损伤和局部塑性变形等。高频段超声导波混频、兰姆波相向混频和非共线混频中差频谐波或和频谐波的传播性,以及更多类型损伤的定位和表征仍有待进一步研究。

摘要： 混凝土结构的损伤与破坏过程实质是裂缝的引起与扩展过程,精确探测微裂纹的萌生与扩展对其安全与健康评价具有极为重要的意义。为此,首先利用扫描电子显微镜观察未加载混凝土试样微观形貌,验证了试样的完整性,进而设计了应力、应变和非线性参数的同步测试系统,探究了受压过程中的混凝土非线性参数β变化规律。试验结果表明:加载初期非线性参数β显著增加,随着荷载水平的增加,非线性参数β迅速下降,并在后续加载过程中波动变化。结合单轴受压混凝土的裂纹扩展规律,获得了裂纹扩展过程中非线性参数β与首波幅值A变化规律,得到了非线性超声参数对混凝土微损伤的萌生及扩展更为敏感,首波幅值A表征混凝土弹性阶段后期和塑性阶段损伤规律性更强的结论。

摘要： 针对传统线性超声方法难以有效检测金属构件微损伤的问题,使用电磁超声换能器,在6061铝合金试件内发射并接收超声信号,采用非线性电磁超声谐振方法对铝合金试件拉伸时产生的塑性损伤进行无损评估。基于非线性电磁超声谐振检测实验平台,对不同拉伸阶段的试件分别进行了非线性检测实验,通过基波与三次谐波的幅值比,定量地描述了铝合金材料的非线性参数与材料拉伸损伤程度相关关系。实验结果表明:弹性阶段的拉伸处理对试件的非线性情况影响较小,而塑性阶段的拉伸造成的微损伤对试件的非线性情况有较大影响,因此非线性电磁超声谐振技术可以有效评估铝合金塑性损伤。

摘要： 在拉伸载荷下对6082-T6铝合金预制不同程度的塑性损伤量,并对各试样进行了非线性超声检测,研究了6082-T6铝合金相对非线性系数β'与残余塑性变形量Rp之间的变化关系;利用XRD-WH方法,对不同塑性损伤试样的位错密度进行了估算,探讨了位错演化和非线性系数的关系。结果表明:在非线性超声检测中,随着塑性损伤的加剧,非线性系数β'首先增长相对缓慢,随后显著增加;随着塑性损伤程度的加剧,位错密度逐渐增加,加强了非线性响应,使相对非线性系数β'增加。

摘要： 采用非线性超声和金属磁记忆两种无损检测手段,以LZ50车轴钢为实验材料,在离线条件下采用单向拉伸加载,研究了材料早期性能退化和非线性系数/漏磁场强度变化之间的关系.结果表明:拉伸试件进入屈服状态后,非线性系数随着加载应力的增加而增加,在进入颈缩之前快速增大;弹性变形阶段试件的法向漏磁场强度沿加载线呈线性变化,其斜率随着应力幅值的增加呈线性增加.

摘要： 复合材料因其优良性能在航空航天领域应用广泛,但其受低速冲击后强度与结构完整性会严重下降.非线性振动声调制技术作为一种检测范围广、检测精度高的无损检测新技术,能对结构中的接触缺陷进行有效检测.本文制作了含冲击损伤试样,选取合适的高频超声激励频率,分别在不同的低频振动幅值及模态频率下对含冲击缺陷进行了检测.结果表明,通过选取合适的频率及幅值,调制系数与低频激励幅值呈近似线性关系,非线性振动声调制技术能对冲击试样与参考试样进行有效区分.

摘要： 复合材料因其优良性能在航空航天领域应用广泛,但其受低速冲击后强度与结构完整性会严重下降.非线性振动声调制技术作为一种检测范围广、检测精度高的无损检测新技术,能对结构中的接触缺陷进行有效检测.本文制作了含冲击损伤试样,选取合适的高频超声激励频率,分别在不同的低频振动幅值及模态频率下对含冲击缺陷进行了检测.结果表明,通过选取合适的频率及幅值,调制系数与低频激励幅值呈近似线性关系,非线性振动声调制技术能对冲击试样与参考试样进行有效区分.

摘要： 复合材料因其优良性能在航空航天领域应用广泛,但其受低速冲击后强度与结构完整性会严重下降.非线性振动声调制技术作为一种检测范围广、检测精度高的无损检测新技术,能对结构中的接触缺陷进行有效检测.本文制作了含冲击损伤试样,选取合适的高频超声激励频率,分别在不同的低频振动幅值及模态频率下对含冲击缺陷进行了检测.结果表明,通过选取合适的频率及幅值,调制系数与低频激励幅值呈近似线性关系,非线性振动声调制技术能对冲击试样与参考试样进行有效区分.

摘要： 复合材料因其优良性能在航空航天领域应用广泛,但其受低速冲击后强度与结构完整性会严重下降.非线性振动声调制技术作为一种检测范围广、检测精度高的无损检测新技术,能对结构中的接触缺陷进行有效检测.本文制作了含冲击损伤试样,选取合适的高频超声激励频率,分别在不同的低频振动幅值及模态频率下对含冲击缺陷进行了检测.结果表明,通过选取合适的频率及幅值,调制系数与低频激励幅值呈近似线性关系,非线性振动声调制技术能对冲击试样与参考试样进行有效区分.

摘要： 为检测和定位微裂纹,研究基于振动声调制技术及有限元仿真的裂纹聚焦成像方法.搭建了振动声调制检测系统,检测铝板中的闭合微裂纹,提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号和只滤除基波的全部非线性信号并对其时域反转.用ABAQUS有限元软件建立铝板无损模型,加载时反信号并进行时间反转聚焦仿真,在ABAQUS的后处理模块获取铝板模型能量分布云图和各质点的位移信息.结果表明,在时反信号的聚焦时刻原裂纹位置处有较强能量聚焦,只滤除基波的全部非线性信号聚焦效果优于一阶旁瓣非线性信号,振动声调制技术与时间反转方法结合能够实现对微裂纹的定位和检测.

摘要： 为检测和定位微裂纹,研究基于振动声调制技术及有限元仿真的裂纹聚焦成像方法.搭建了振动声调制检测系统,检测铝板中的闭合微裂纹,提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号和只滤除基波的全部非线性信号并对其时域反转.用ABAQUS有限元软件建立铝板无损模型,加载时反信号并进行时间反转聚焦仿真,在ABAQUS的后处理模块获取铝板模型能量分布云图和各质点的位移信息.结果表明,在时反信号的聚焦时刻原裂纹位置处有较强能量聚焦,只滤除基波的全部非线性信号聚焦效果优于一阶旁瓣非线性信号,振动声调制技术与时间反转方法结合能够实现对微裂纹的定位和检测.

摘要： 为检测和定位微裂纹,研究基于振动声调制技术及有限元仿真的裂纹聚焦成像方法.搭建了振动声调制检测系统,检测铝板中的闭合微裂纹,提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号和只滤除基波的全部非线性信号并对其时域反转.用ABAQUS有限元软件建立铝板无损模型,加载时反信号并进行时间反转聚焦仿真,在ABAQUS的后处理模块获取铝板模型能量分布云图和各质点的位移信息.结果表明,在时反信号的聚焦时刻原裂纹位置处有较强能量聚焦,只滤除基波的全部非线性信号聚焦效果优于一阶旁瓣非线性信号,振动声调制技术与时间反转方法结合能够实现对微裂纹的定位和检测.

摘要： 为检测和定位微裂纹,研究基于振动声调制技术及有限元仿真的裂纹聚焦成像方法.搭建了振动声调制检测系统,检测铝板中的闭合微裂纹,提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号和只滤除基波的全部非线性信号并对其时域反转.用ABAQUS有限元软件建立铝板无损模型,加载时反信号并进行时间反转聚焦仿真,在ABAQUS的后处理模块获取铝板模型能量分布云图和各质点的位移信息.结果表明,在时反信号的聚焦时刻原裂纹位置处有较强能量聚焦,只滤除基波的全部非线性信号聚焦效果优于一阶旁瓣非线性信号,振动声调制技术与时间反转方法结合能够实现对微裂纹的定位和检测.

摘要： 为检测和定位微裂纹,研究基于振动声调制技术及有限元仿真的裂纹聚焦成像方法.搭建了振动声调制检测系统,检测铝板中的闭合微裂纹,提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号和只滤除基波的全部非线性信号并对其时域反转.用ABAQUS有限元软件建立铝板无损模型,加载时反信号并进行时间反转聚焦仿真,在ABAQUS的后处理模块获取铝板模型能量分布云图和各质点的位移信息.结果表明,在时反信号的聚焦时刻原裂纹位置处有较强能量聚焦,只滤除基波的全部非线性信号聚焦效果优于一阶旁瓣非线性信号,振动声调制技术与时间反转方法结合能够实现对微裂纹的定位和检测.

摘要： 本发明公开了一种基于超声线性和非线性参量信息融合的骨强度评价方法，在基于传统超声线性参量基础上，融合了之前所忽视的非线性参量信息，定量确立了线性参量和非线性参量对不同强度的骨骼影响规律，建立了具有更高准确性的人体骨强度综合评价模型，该评价方法有效解决了目前仅用线性参量评价骨强度精度不足的问题，提高现有QUS测量骨强度的精确性，并为超声骨密度检测在大众健康领域的普及推广提供关键技术支撑。

摘要： 本发明涉及的电压非线性电阻器，其特征在于，由烧结体制成，该烧结体主要由氧化锌粒子、以锌和锑为主成分的尖晶石粒子、和氧化铋相构成，在氧化铋相中选自钾和钠中的至少1种的碱金属以0.036原子％以上0.176原子％以下的范围存在。该电压非线性电阻器同时具有优异的电压非直线性和带电寿命特性，因此适合用于避雷器。

摘要： 本发明公开了一种融合超声线性和非线性特征的锂电池内部缺陷检测方法及装置，包括RITEC SNAP‑500，其特征在于，所述RITEC SNAP‑500电性连接有示波器和计算机，所述RITEC SNAP‑500电性连接有衰减器，所述衰减器电性连接有低通滤波器，所述低通滤波器电性连接有锂电池包，所述锂电池包一端电性连接有激励传感器，所述锂电池另一端电性连接有接收传感器，所述锂电池包电性连接有前置放大器，所述前置放大器和RITEC SNAP‑500电性连接。本发明利用RITEC SNAP‑500、示波器、计算机、衰减器、低通滤波器、和锂电池包两端的激励传感器和接收传感器，并且锂电池包和RITEC SNAP‑500之间的前置放大器实现了对锂电池中宏观缺陷和微观缺陷的检测与评价。

摘要： 本发明公开了一种基于超声线性和非线性参量信息融合的骨强度评价方法，在基于传统超声线性参量基础上，融合了之前所忽视的非线性参量信息，定量确立了线性参量和非线性参量对不同强度的骨骼影响规律，建立了具有更高准确性的人体骨强度综合评价模型，该评价方法有效解决了目前仅用线性参量评价骨强度精度不足的问题，提高现有QUS测量骨强度的精确性，并为超声骨密度检测在大众健康领域的普及推广提供关键技术支撑。

摘要： 本发明涉及的电压非线性电阻器，其特征在于，由烧结体制成，该烧结体主要由氧化锌粒子、以锌和锑为主成分的尖晶石粒子和氧化铋相构成，在氧化铋相中选自钾和钠中的至少1种的碱金属以0.036原子％以上0.176原子％以下的范围存在。该电压非线性电阻器同时具有优异的电压非直线性和带电寿命特性，因此适合用于避雷器。

摘要： 本发明公开了一种非线性超声检测中相对非线性系数的修正方法，对同一材质不同厚度的若干试件分别进行相同实验条件下的非线性超声检测，通过测得的不同厚度试件下相对非线性系数与试件厚度进行线性拟合，拟合直线的截距即为系统非线性引入的相对非线性系数部分，之后在实际检测中将该部分减去。本发明基于测量得到的相对非线性系数由材料固有非线性部分和系统非线性部分组成，而相对非线性系数与试件厚度呈线性关系。该方法可用于非线性超声检测中系统非线性的去除，使测量数据具有更高对比度，基于非线性超声技术的材料损伤程度判定、微观组织演化评定等工作可更为高效展开。

摘要： 本发明涉及一种基于线性功放的非线性超声导波检测系统及方法，所述系统包括可编程控制器、线性功放信号发生模块、低频超声换能器、高频超声换能器、信号采集模块和多路电源模块，其中，可编程控制器内运行有程序，执行：根据设置参数，生成相应的二进制数字信号，形成发送给线性功放信号发生模块的控制指令；对从信号采集模块获取的数字导波信号进行解调还原，计算获得还原后的导波信号中携带的材料非线性参数，基于该材料非线性参数获得待测材料的使用寿命评价结果；可编程控制器、线性功放信号发生模块、信号采集模块和多路电源模块集成于一体。与现有技术相比，本发明具有集成度高、控制方便等优点。

摘要： 本发明公开了一种非线性超声检测中相对非线性系数的修正方法，对同一材质不同厚度的若干试件分别进行相同实验条件下的非线性超声检测，通过测得的不同厚度试件下相对非线性系数与试件厚度进行线性拟合，拟合直线的截距即为系统非线性引入的相对非线性系数部分，之后在实际检测中将该部分减去。本发明基于测量得到的相对非线性系数由材料固有非线性部分和系统非线性部分组成，而相对非线性系数与试件厚度呈线性关系。该方法可用于非线性超声检测中系统非线性的去除，使测量数据具有更高对比度，基于非线性超声技术的材料损伤程度判定、微观组织演化评定等工作可更为高效展开。

摘要： 本发明涉及一种基于线性功放的非线性超声导波检测系统及方法，所述系统包括可编程控制器、线性功放信号发生模块、低频超声换能器、高频超声换能器、信号采集模块和多路电源模块，其中，可编程控制器内运行有程序，执行：根据设置参数，生成相应的二进制数字信号，形成发送给线性功放信号发生模块的控制指令；对从信号采集模块获取的数字导波信号进行解调还原，计算获得还原后的导波信号中携带的材料非线性参数，基于该材料非线性参数获得待测材料的使用寿命评价结果；可编程控制器、线性功放信号发生模块、信号采集模块和多路电源模块集成于一体。与现有技术相比，本发明具有集成度高、控制方便等优点。

摘要： 本发明公开了一种非线性超声常规超声综合检测装置及方法，其包括信号发射系统、信号接收系统和测量电路系统，信号发射系统包括发射切换器、非线性超声输出功放、常规超声输出驱动器；信号接收系统包括接受切换器、接受和发送信号一体的收发一体探头、由一发一收接收探头；测量电路系统包括测量电路切换器、低压低噪声放大/滤波/采样模块、高压等位选通、高压抑制滤波器。检测方法包括：常规超声系统设置；常规超声的声衰减/频率对应检测；非线性超声参数设定与检测。本发明集成了非线性检测与超声检测两种方式，精简了设备结构，集成度高，且能利用不同的方式，实现对非线性超声检测的参数设置。