專利名稱：一種新型聲學無損檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無損檢測方法，特別是涉及一種以錘擊方式來獲取聲學信號 并加以分析處理的新型聲學無損檢測方法。
背景技術(shù)：
無損檢測NDT (nondestructive test)是對材料或工件實施一種不損害或不影響 其未來使用性能或用途的檢測手段，通過使用NDT,能發(fā)現(xiàn)材料或工件內(nèi)部和表 面所存在的缺陷，能測量工件的幾何特征和尺寸，能測定材料或工件的內(nèi)部組成、 結(jié)構(gòu)、物理性能和狀態(tài)等。無損檢測技術(shù)現(xiàn)已被廣泛地應用于各個工業(yè)領(lǐng)域中， 比如制造業(yè)、航天航空、石油化工等領(lǐng)域中。
在現(xiàn)有技術(shù)中已有多種可有效應用的無損檢測方法，比如渦流檢測方法、射 線檢測方法、磁記憶檢測方法、漏磁檢測方法、超聲檢測方法等等。渦流檢測是 建立在電磁感應原理基礎(chǔ)之上的一種無損檢測方法，它適用于導電材料；渦流檢 測是把導體接近通有交流電的線圈，由線圈建立交變磁場，該交變磁場通過導體， 并與之發(fā)生電磁感應作用，在導體內(nèi)建立渦流；導體中的渦流也會產(chǎn)生自己的磁 場，渦流磁場的作用改變了原磁場的強弱，進而導致線圈電壓和阻抗的改變；當 導體表面或近表面出現(xiàn)缺陷時，將影響到渦流的強度和分布，渦流的變化又引起 了檢測線圈電壓和阻抗的變化，根據(jù)這一變化，就可以間接地知道導體內(nèi)缺陷的 存在。磁記憶檢測是利用交變載荷的作用下，在役鐵磁性工件的缺陷和夾雜部位， 會產(chǎn)生磁疇歸一現(xiàn)象，并在其上出現(xiàn)漏磁場，在缺陷位置和/或內(nèi)應力相對集中的 地方，金屬導磁率最小，其磁場切向分量具有最大值，而法向分量則改變符號， 具有零值；對工件表面漏磁場法向分量進行掃描檢測，便可確定應力集中區(qū)域， 從而間接地判斷該鐵磁性工件是否存在缺陷。超聲檢測是利用超聲波在被檢測材 料中傳播時,材料的聲學特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化；在超聲波進入 物體遇到缺陷時， 一部分聲波會產(chǎn)生反射，發(fā)射和接收器通過對反射波進行分析, 來測量材料的厚度、來發(fā)現(xiàn)隱藏的內(nèi)部缺陷，或來分析諸如金屬、塑料、復合材 料、陶瓷、橡膠以及玻璃等材料的特性等；超聲波檢測是使用髙頻率、高定向聲 波超聲波在被檢測材料中傳播時，材料的聲學特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的 傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測，來了解被檢測材 料的性能和結(jié)構(gòu)變化。
雖然，現(xiàn)有技術(shù)中已有多種無損檢測方法，但各種無損檢測方法各有其適用 范圍和局限性，比如渦流檢測就比較適合于金屬管、棒、材的檢測，對表面缺陷 的探測靈敏度很高，但是它不適宜于檢測金屬材料深層的內(nèi)部缺陷。因此，就需 要不斷地開發(fā)和應用新的無損檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種新型聲學無損檢測方法， 是以錘擊工件使其產(chǎn)生對應的聲學信號，以按一定分布方式排列的多個聲學傳感 器來拾取該聲學信號，并通過分析處理從而判斷出被測工件的缺陷，從而為無損 檢測領(lǐng)域增添了一種新的無損檢測方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種新型聲學無損檢測方法， 包括標定和實測兩個過程
在標定過程中，包括如下步驟
a. 是在標定試件的正面并沿著該標定試件正面的形狀設(shè)置有多個等間距或 不等間距并按一定的分布方式排列的聲學傳感器；
b. 在標定試件的正面或背面采用錘擊裝置對標定試件的一個位置或多個位 置按一定方式的錘擊動作錘擊標定試件；
c. 各聲學傳感器拾取所述錘擊裝置對所述標定試件的所述一個位置或多個
位置所實施的一定方式的錘擊動作而產(chǎn)生的標定聲學信號；
d. 各聲學傳感器分別將各自所拾取的標定聲學信號經(jīng)放大、濾波以及對應的模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至計算機處理系統(tǒng)；
e. 計算機處理系統(tǒng)將各聲學傳感器所拾取的標定聲學信號分別處理成對應 于該聲學傳感器的以聲壓為幅值的時域線、頻譜以及以振動為幅值的時域線、頻 譜；從而獲得對應于每一聲學傳感器的以聲壓為幅值的標定時域線、標定頻譜以 及以振動為幅值的標定時域線、標定頻譜，并存儲在計算機系統(tǒng)中；
在實測過程中，包括如下步驟
f. 是在實測工件的正面并沿著該實測工件正面的形狀設(shè)置有多個與標定過 程設(shè)置方式相同的聲學傳感器；
g. 在實測工件的正面或背面采用錘擊裝置對實測工件的一個位置或多個位 置按照與標定過程相同方式的錘擊動作錘擊實測工件；
h. 各聲學傳感器拾取所述錘擊裝置對實測工件的所述一個位置或多個位置 所實施的與標定過程相同方式的錘擊動作而產(chǎn)生的聲學信號；
i. 各聲學傳感器分別將各自所拾取的實測聲學信號經(jīng)放大、濾波以及對應 的模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至計算機處理系統(tǒng)；
j.計算機處理系統(tǒng)將各聲學傳感器所拾取的實測聲學信號分別處理成對應 于該聲學傳感器的以聲壓為幅值的實測時域線、實測頻譜以及以振動為幅值的實 測時域線、實測頻譜；從而獲得對應于每一聲學傳感器的以聲壓為幅值的實測時 域線、實測頻譜以及以振動為幅值的實測時域線、實測頻譜
k.計算機處理系統(tǒng)分析比較對應于每一聲學傳感器的以聲壓為幅值的標定 時域線、標定頻譜以及以振動為幅值的標定時域線、標定頻譜和以聲壓為幅值的 實測時域線、實測頻譜以及以振動為幅值的實測時域線、實測頻譜之間的差異性, 進而判斷出缺陷的所在，同時在顯示器中顯示出各聲學傳感器的以聲壓為幅值的 標定時域線、標定頻譜以及以振動為幅值的標定時域線、標定頻譜和以聲壓為幅 值的實測時域線、實測頻譜以及以振動為幅值的實測時域線、實測頻譜。
進一步的，還包括通過建立新坐標系的方法進行分析處理
在標定過程的步驟e之后還包括el.計算機處理系統(tǒng)分別將各聲學傳感器的以聲壓為幅值的標-定時域線融匯 在同一個可被顯示器所顯示的標定新平面坐標系中，該標定新平面坐標系是以時 間起始為原點并具有多個由原點向外呈射線性發(fā)散分布的X軸即時間軸，X軸的
數(shù)量與聲學傳感器的數(shù)量相一致，每一時間軸上分別標有相對應的聲學傳感器的 標定時域線；該以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系被保存在計算機處理 系統(tǒng)中；
e2.計算機處理系統(tǒng)采用與步驟el相同的方式，分別將各聲學傳感器的以 聲壓為幅值的標定頻譜、以振動為幅值的標定時域線、以振動為幅值的標定頻譜 分別融匯在可被顯示器所顯示的標定新平面坐標系中，從而獲得包含有各聲學傳 感器的以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系、以振動為幅值的標定時域線的 標定新坐標系和以振動為幅值的標定頻譜的標定新坐標系；該以聲壓為幅值的標 定頻譜的標定新坐標系、以振動為幅值的標定時域線的標定新坐標系和以振動為 幅值的標定頻譜的標定新坐標系分別被保存在計算機處理系統(tǒng)中；
在實測過程的步驟j之后還包括-
jl.計算機處理系統(tǒng)分別將各聲學傳感器的以聲壓為幅值的實測時域線融匯 在同一個可被顯示器所顯示的實測新平面坐標系中，該實測新平面坐標系是以時 間起始為原點并具有多個由原點向外呈射線性發(fā)散分布的X軸即時間軸，X軸的 數(shù)量與聲學傳感器的數(shù)量相一致；每一時間軸上分別標有相對應的聲學傳感器的 實測時域線；該以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐標系被保存在計算機處理 系統(tǒng)中；
j2.計算機處理系統(tǒng)采用與步驟jl相同的方式，分別將各聲學傳感器的以 聲壓為幅值的實測頻譜、以振動為幅值的實測時域線、以振動為幅值的實測頻譜 分別融匯在可被顯示器所顯示的實測新平面坐標系中，從而獲得包含有各聲學傳 感器的以聲壓為幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以振動為幅值的實測時域線的 實測新坐標系和以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系該以聲壓為幅值的實 測頻譜的實測新坐標系、以振動為幅值的實測時域線的實測新坐標系和以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系分別被保存在計算機處理系統(tǒng)中； 步驟k更改為如下步驟
k 1.計算機處理系統(tǒng)分別將以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐標系與 以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系相比較、以聲壓為幅值的實測頻譜的 實測新坐標系與以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系相比較、以振動為幅值 的i測時域線的實測新坐標系與以振動為幅值的標定時域線的標定新坐標系相比 較、以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系與以振動為幅值的標定頻譜的標定 新坐標系相比較，根據(jù)實測新坐標系與標定新坐標系這間的差異從而判斷出實測 工件的缺陷；
k 2.計算機處理系統(tǒng)通過顯示器將以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐 標系、以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以聲壓為幅值的實測頻譜的 實測新坐標系、以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系、以振動為幅值的實測 時域線的實測新坐標系、以振動為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以振動為 幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以振動為幅值的標定頻譜的標定新坐標系分別 顯示在同一界面中，并在實測新坐標系標出缺陷的圖示。
所述的多個聲學傳感器按直線分布排列或曲線分布排列或圓線分布排列或 橢圓線分布排列。
所述的多個聲學傳感器按平面分布排列或曲面分布排列。
所述的聲學傳感器為普通傳感器或加速度傳感器。
所述的錘擊裝置為手動錘擊器械或電動錘擊機械。
所述的錘擊動作為調(diào)制方式打擊。
本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，是以錘擊工件方式使其產(chǎn)生對應的聲 學信號，錘擊動作可以為單點打擊(即打擊一個點)，也可以為多點打擊(即打擊 多個點)，由于可以采用多點打擊，因此，具有取樣面積大的特點。單個錘擊位置 和多個錘擊時的位置的分布排列、聲學傳感器位置的分布排列，可以是規(guī)則的、 隨機分布的或按預先制定的特定方式。錘擊動作為調(diào)制方式打擊，調(diào)制方式通常包括調(diào)幅和調(diào)頻，即包括打擊力度的調(diào)制方式和打擊節(jié)奏的調(diào)制方式，比如，均 勻性的間隔打擊就屬于最簡單的一種調(diào)制方式，但是對于打擊力度的控制應當以 不引起檢測對象損傷為限度。錘擊動作所產(chǎn)生的聲學信號由多個聲學傳感器予以 采集，這些聲學傳感器可以為直線分布排列，也可以為曲線分布排列，或可以為 圓線分布排列，或還可以為橢圓線分布排列；可以平面分布，也可以曲面分布。 所采用的聲學傳感器可以為普通傳感器，也可以為加速度傳感器，該聲學傳感器 主要用來采集工件被錘擊動作所產(chǎn)生的聲壓和振動，聲壓是大氣壓受到擾動后產(chǎn) 生的變化，即為大氣壓強的余壓，它相當于在大氣壓強上的疊加一個擾動引起的 壓強變化，對聲壓的測量是容易實現(xiàn)。振動是由于錘擊動作打擊工件時引起四周 空氣振蕩，這種振蕩方式其實就是聲波，因此，對聲波的測量也是容易實現(xiàn)的。
本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，對于聲學傳感器所采集的聲學信號還 可以進行去偽存真的處理，在現(xiàn)有技術(shù)中就有小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支撐矢量機、 最大熵等方法可以被采用。
本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，是先采用標定的方式建立對應于標定 試件的以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以聲壓為幅值的標定頻譜的 標定新坐標系、以振動為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以振動為幅值的標 定頻譜的標定新坐標系，實測時，采用同樣方式獲取以聲壓為幅值的實測時域線 的實測新坐標系、以聲壓為幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以振動為幅值的實 測時域線的實測新坐標系、以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系，然后通過 將實測新坐標系與對應的標定新坐標系進行比較，從而得出實測工件的缺陷情況。
本發(fā)明的有益效果是，由于采用了將多個聲學傳感器等間距或不等間距地分 布排列在構(gòu)件的一面(正面)，并以錘擊工件方式使其產(chǎn)生對應的聲學信號，由各 聲學傳感器拾取該聲學信號，然后通過建立新坐標系的方式分別獲得以聲壓為幅 值的標定時域線的標定新坐標系、以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系、以 振動為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以振動為幅值的標定頻譜的標定新坐 標系和以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐標系、以聲壓為幅值的實測頻譜的
11實測新坐標系、以振動為幅值的實測時域線的實測新坐標系、以振動為幅值的實 測頻譜的實測新坐標系，然后再通過將實測新坐標系與對應的標定新坐標系進行 比較，進而得出實測工件的缺陷情況，從而為無損檢測領(lǐng)域增添了一種新的無損 檢測方法。
以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明；但本發(fā)明的一種新型聲 學無損檢測方法不局限于實施例。


圖1是實施例一本發(fā)明的錘擊點與聲學傳感器的位置分布圖； 圖2是實施例一本發(fā)明的以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系； 圖3是實施例一本發(fā)明的以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐標系； 圖4是實施例二本發(fā)明的錘擊點與聲學傳感器的位置分布圖； 圖5是實施例二本發(fā)明的以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系； 圖6是實施例二本發(fā)明的以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐標系； 圖7是實施例三本發(fā)明的錘擊點與聲學傳感器的位置分布圖； 圖8是實施例四本發(fā)明的錘擊點與聲學傳感器的位置分布圖； 圖9是實施例五本發(fā)明的聲學傳感器沿構(gòu)件的位置分布圖； 圖IO是實施例六本發(fā)明的錘擊點與聲學傳感器的位置分布圖； 圖11是實施例七本發(fā)明的聲學傳感器沿構(gòu)件的分布狀態(tài)圖。
具體實施例方式
實施例一，參見圖1至圖3所示，本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，包 括標定和實測兩個過程
在標定過程中，包括如下步驟
步驟a.是在標定試件的正面并沿著該標定試件正面的形狀設(shè)置有三個等間 距或并按直線分布排列的聲學傳感器即聲學傳感器U1、聲學傳感器U2、聲學傳 感器U3，聲學傳感器U1、聲學傳感器U2、聲學傳感器U3分別為普通傳感器
步驟b.在標定試件的正面或背面采用錘擊裝置對標定試件的一個位置Wl按一定方式的錘擊動作錘擊標定試件，該錘擊動作為單點方式的均勻性的間隔打 擊；
步驟c.聲學傳感器U1、聲學傳感器U2、聲學傳感器U3分別拾取所述錘擊 裝置對所述標定試件的所述一個位置Wl所實施的一定方式的錘擊動作而產(chǎn)生的 標定聲學信號；
步驟d.聲學傳感器U1、聲學傳感器U2、聲學傳感器U3分別將各自所拾取
的標定聲學信號經(jīng)放大、濾波以及對應的模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至計算機處理系統(tǒng)；
步驟e.計算機處理系統(tǒng)將聲學傳感器U1、聲學傳感器U2、聲學傳感器U3 所拾取的標定聲學信號分別處理成對應于該聲學傳感器U1、 U2、 U3的以聲壓為幅 值的時域線、頻譜以及以振動為幅值的時域線、頻譜；從而獲得對應于每一聲學 傳感器U1、 U2、 U3的以聲壓為幅值的標定時域線、標定頻譜以及以振動為幅值的 標定時域線、標定頻譜，并存儲在計算機系統(tǒng)中；
步驟el.計算機處理系統(tǒng)分別將聲學傳感器U1、 U2、 U3的以聲壓為幅值的 標定時域線融匯在同一個可被顯示器所顯示的標定新平面坐標系中，該標定新平 面坐標系是以時間起始為原點0并具有三個由原點0向外呈射線性發(fā)散分布的X 軸即時間軸X1、 X2、 X3, X軸的數(shù)量與聲學傳感器的數(shù)量是相一致的；每一時間 軸上分別標有相對應的聲學傳感器的標定時域線；即XI軸上標有聲學傳感器Ul 的標定時域線，X2軸上標有聲學傳感器U2的標定時域線，X3軸上標有聲學傳感 器U3的標定時域線；該以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系被保存在計算 機處理系統(tǒng)中；
步驟e2.計算機處理系統(tǒng)采用與步驟el相同的方式，分別將聲學傳感器Ul、 U2、 U3的以聲壓為幅值的標定頻譜、以振動為幅值的標定時域線、以振動為幅值 的標定頻譜分別融匯在可被顯示器所顯示的標定新平面坐標系中，從而獲得包含 有聲學傳感器U1、 U2、 U3的以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系、以振動為
幅值的標定時域線的標定新坐標系和以振動為幅值的標定頻譜的標定新坐標系； 該以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系、以振動為幅值的標定時域線的標定新坐標系和以振動為幅值的標定頻譜的標定新坐標系分別被保存在計算機處理系 統(tǒng)中；
在實測過程中，包括如下步驟
步驟f.是在實測工件的正面并沿著該實測工件正面的形狀設(shè)置有三個與標 定過程設(shè)置方式相同的聲學傳感器U1、 U2、 U3:
步驟g.在實測工件的正面或背面采用錘擊裝置對實測工件的一個位置Wl 按照與標定過程相同方式的錘擊動作錘擊實測工件；
步驟h.聲學傳感器U1、 U2、 U3分別拾取所述錘擊裝置對實測工件的所述某 一位置Wl所實施的單點方式的均勻性的間隔打擊的錘擊動作而產(chǎn)生的聲學信號；
步驟i.聲學傳感器U1、 U2、 U3分別將各自所拾取的實測聲學信號經(jīng)放大、
濾波以及對應的模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至計算機處理系統(tǒng)；
步驟j.計算機處理系統(tǒng)將聲學傳感器U1、 U2、 U3所拾取的實測聲學信號分
別處理成對應于該聲學傳感器的以聲壓為幅值的實測時域線、實測頻譜以及以振 動為幅值的實測時域線、實測頻譜；從而獲得對應于每一聲學傳感器的以聲壓為 幅值的實測時域線、實測頻譜以及以振動為幅值的實測時域線、實測頻譜；
步驟jl.計算機處理系統(tǒng)分別將聲學傳感器U1、 U2、 U3的以聲壓為幅值的 實測時域線融匯在同一個可被顯示器所顯示的實測新平面坐標系中，該實測新平 面坐標系是以時間起始為原點0并具有三個由原點0向外呈射線性發(fā)散分布的X 軸即時間軸X1、 X2、 X3， X軸的數(shù)量與聲學傳感器的數(shù)量相一致；每一時間軸上 分別標有相對應的聲學傳感器的實測時域線，即XI軸上標有聲學傳感器Ul的實 測時域線，X2軸上標有聲學傳感器U2的實測時域線，X3軸上標有聲學傳感器U3 的實測時域線；該以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐標系被保存在計算機處 理系統(tǒng)中
步驟j2.計算機處理系統(tǒng)采用與步驟m相同的方式，分別將聲學傳感器U1、 U2、 U3的以聲壓為幅值的實測頻譜、以振動為幅值的實測時域線、以振動為幅值 的實測頻譜分別融匯在同一個可被顯示器所顯示的實測新平面坐標系中，從而獲得包含有聲學傳感器U1、 U2、 U3的以聲壓為幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以 振動為幅值的實測時域線的實測新坐標系和以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐 標系；該以聲壓為幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以振動為幅值的實測時域線 的實測新坐標系和以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系分別被保存在計算機 處理系統(tǒng)中
步驟kl.計算機處理系統(tǒng)分別將以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐標系 與以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系相比較、以聲壓為幅值的實測頻譜 的實測新坐標系與以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系相比較、以振動為幅 值的實測時域線的實測新坐標系與以振動為幅值的標定時域線的標定新坐標系相 比較、以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系與以振動為幅值的標定頻譜的標 定新坐標系相比較，根據(jù)實測新坐標系與標定新坐標系之間的差異R從而判斷出 實測工件的缺陷；
步驟k2.計算機處理系統(tǒng)通過顯示器將以聲壓為幅值的實測時域線的實測新 坐標系、以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以聲壓為幅值的實測頻譜 的實測新坐標系、以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系、以振動為幅值的實 測時域線的實測新坐標系、以振動為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以振動 為幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以振動為幅值的標定頻譜的標定新坐標系分 別顯示在同一界面中，并在實測新坐標系標出缺陷R的圖示。
本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，是以錘擊工件方式使其產(chǎn)生對應的聲 學信號，錘擊裝置可以采用手動錘擊器械，也可以采用電動錘擊機械；錘擊動作 為單點打擊(即打擊一個點)，當然也可以為多點打擊(即打擊多個點)，由于可 以采用多點打擊，因此，具有取樣面積大的特點。錘擊動作為均勻性的間隔打擊, 當然，也可以為調(diào)制方式打擊。上述錘擊動作所產(chǎn)生的聲學信號由多個聲學傳感 器予以采集，這些聲學傳感器為直線分布排列，當然，也可以為曲線分布排列， 或可以為圓線分布排列，或還可以為橢圓線分布排列；可以平面分布，也可以曲 面分布。所采用的聲學傳感器為普通傳感器，當然，也可以為加速度傳感器，該聲學傳感器主要用來采集工件被錘擊動作所產(chǎn)生的聲壓和振動，聲壓是大氣壓受 到擾動后產(chǎn)生的變化，即為大氣壓強的余壓，它相當于在大氣壓強上的疊加一個 擾動引起的壓強變化，對聲壓的測量是容易實現(xiàn)。振動是由于錘擊動作打擊工件 時引起四周空氣振蕩，這種振蕩方式其實就是聲波，因此，對聲波的測量也是容 易實現(xiàn)的。
本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，對于聲學傳感器所采集的聲學信號還 可以進行去偽存真的處理，在現(xiàn)有技術(shù)中就有小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支撐矢量機、 最大熵等方法可以被采用。
本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，是先采用標定的方式建立對應于標定 試件的以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以聲壓為幅值的標定頻譜的 標定新坐標系、以振動為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以振動為幅值的標 定頻譜的標定新坐標系，實測時，釆用同樣方式獲取以聲壓為幅值的實測時域線 的實測新坐標系、以聲壓為幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以振動為幅值的實 測時域線的實測新坐標系、以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系，然后通過 將實測新坐標系與對應的標定新坐標系進行比較，從而得出實測工件的缺陷情況。
本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，采用了計算機處理系統(tǒng)，計算機處理 系統(tǒng)的硬件主要包括有CPU芯片、FPGA芯片和DSP芯片。CPU即中央處理器，是 英文Central Processing Unit的縮寫，是整個系統(tǒng)的核心，也是整個系統(tǒng)最高的執(zhí) 行單位，它負責整個系統(tǒng)指令的執(zhí)行，數(shù)學與邏輯的運算，數(shù)據(jù)的存儲與傳送， 以及對內(nèi)對外輸入與輸出的控制，所以，CPU主要包含運算器、控制器及存儲器。 FPGA芯片(現(xiàn)場可編程門陣列)是專用集成電路(ASIC)中集成度最髙的一種， 用戶可對FPGA內(nèi)部的邏輯模塊和l/O模塊重新配置，以實現(xiàn)用戶的邏輯，因而 也被用于對CPU的模擬，用戶對FPGA的編程數(shù)據(jù)放在Flash芯片中，通過上 電加載到FPGA中，對其進行初始化。也可在線對其編程，實現(xiàn)系統(tǒng)在線重構(gòu)。 DSP芯片，也稱數(shù)字信號處理器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。DSP芯片 的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。
實施例二，參見圖4至圖6所示，本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，與 實施例一的不同之處在于，聲學傳感器采用六個，六個聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6呈等間距分布，并分布成一圓線，錘擊點為一個，錘擊位置W1。
在標定過程的步驟el中，計算機處理系統(tǒng)分別將聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6的以聲壓為幅值的標定時域線融匯在同一個可被顯示器所顯示的標定 新平面坐標系中，該標定新平面坐標系是以時間起始為原點O并具有六個由原點 0向外呈射線性發(fā)散分布的X軸即時間軸X1、 X2、 X3、 X4、 X5、'X6， X軸的數(shù)量 與聲學傳感器的數(shù)量是相一致的；每一時間軸上分別標有相對應的聲學傳感器的 標定時域線；即X1軸上標有聲學傳感器U1的標定時域線，X2軸上標有聲學傳感 器U2的標定時域線，X3軸上標有聲學傳感器U3的標定時域線，X4軸上標有聲 學傳感器U4的標定時域線，X5軸上標有聲學傳感器U5的標定時域線，X6軸上標 有聲學傳感器U6的標定時域線；該以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系被 保存在計算機處理系統(tǒng)中；
在實測過程的步驟jl中，計算機處理系統(tǒng)分別將聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6的以聲壓為幅值的實測時域線融匯在同一個可被顯示器所顯示的實測 新平面坐標系中，該實測新平面坐標系是以時間起始為原點0并具有六個由原點 0向外呈射線性發(fā)散分布的X軸即時間軸X1、 X2、 X3、 X4、 X5、 X6, X軸的數(shù)量 與聲學傳感器的數(shù)量相一致；每一時間軸上分別標有相對應的聲學傳感器的實測 時域線，即X1軸上標有聲學傳感器U1的實測時域線，X2軸上標有聲學傳感器U2 的實測時域線，X3軸上標有聲學傳感器U3的實測時域線，X4軸上標有聲學傳感 器U4的實測時域線，X5軸上標有聲學傳感器U5的實測時域線，X6軸上標有聲學 傳感器U6的實測時域線；該以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐標系被保存在 計算機處理系統(tǒng)中。
實施例三，參見圖7所示，本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，與實施例 二的不同之處在于，六個聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6呈不等間距分布，并分布成一圓線，錘擊點為一個。
實施例四，參見圖8所示，本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，與實施例 二的不同之處在于，六個聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6呈不等間距分布， 并分布成一弧線，該弧線處于一個平面中，錘擊點為二個，即W1、 W2，標定時是 分別在位置W1、位置W2對標定試件實施錘擊，并由六個聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6分別采集對應于位置W1的聲學傳感信號和對應于位置W2的聲學傳感 信號，進而建立對應的標定新坐標系；在實測時，同樣是分別在對應位置W1、位 置W2對實測工件實施錘擊，并由六個聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6分別 采集對應于位置W1的聲學傳感信號和對應于位置W2的聲學傳感信號，進而建立 對應的實測新坐標系，通過分析標定新坐標系與實測新坐標系的差異，判斷出實 測工件的缺陷。
實施例五，參見圖9所示，本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，六個聲學 傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6分布成弧線，與實施例四的不同之處在于，該弧 線與構(gòu)件IO (標定時為標定試件，實測時為實測工件)的曲面相貼，此時的六個 聲學傳感器可以安裝在一柔性條帶上，使六個聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6可以沿柔性條帶彎折。
實施例六，參見圖10所示，本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，與實施 例一的不同之處在于，聲學傳感器為九個，九個聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6、 U7、 U8、 U9非等間距地分布在一個平面上，錘擊點為三個，即位置W1、 W2、 W3。對于錘擊點為多個的，可以對打擊位置進行調(diào)制，即按照一定的編碼次序， 在多個位置實施打擊。
實施例七，參見圖ll所示，本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，聲學傳 感器為九個，與實施例六的不同之處在于，九個聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6、 U7、 U8、 U9分布成一曲面，其平面投影可以設(shè)計成如圖IO所示的分布狀態(tài)， 采用曲面以對應于構(gòu)件10的曲面形狀，此時的九個聲學傳感器U1、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6、 U7、 U8、 U9可以安裝在一柔性板20上，使九個聲學傳感器U1、 U2、 U3、U4、 U5、 U6、 U7、 U8、 U9可以沿柔性板20彎折成曲面以貼靠在曲面形狀的曲面 形狀上，錘擊點為三個，即位置W1、 W2、 W3,當然，錘擊點也可以為更多個或少 于三個。
上述實施例僅用來進一步說明本發(fā)明的一種新型聲學無損檢測方法，但本發(fā) 明并不局限于實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單 修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型聲學無損檢測方法，其特征在于包括標定和實測兩個過程在標定過程中，包括如下步驟a.是在標定試件的正面并沿著該標定試件正面的形狀設(shè)置有多個等間距或不等間距并按一定的分布方式排列的聲學傳感器；b.在標定試件的正面或背面采用錘擊裝置對標定試件的一個位置或多個位置按一定方式的錘擊動作錘擊標定試件；c.各聲學傳感器拾取所述錘擊裝置對所述標定試件的所述一個位置或多個位置所實施的一定方式的錘擊動作而產(chǎn)生的標定聲學信號；d.各聲學傳感器分別將各自所拾取的標定聲學信號經(jīng)放大、濾波以及對應的模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至計算機處理系統(tǒng)；e.計算機處理系統(tǒng)將各聲學傳感器所拾取的標定聲學信號分別處理成對應于該聲學傳感器的以聲壓為幅值的時域線、頻譜以及以振動為幅值的時域線、頻譜；從而獲得對應于每一聲學傳感器的以聲壓為幅值的標定時域線、標定頻譜以及以振動為幅值的標定時域線、標定頻譜，并存儲在計算機系統(tǒng)中；在實測過程中，包括如下步驟f.是在實測工件的正面并沿著該實測工件正面的形狀設(shè)置有多個與標定過程設(shè)置方式相同的聲學傳感器；g.在實測工件的正面或背面采用錘擊裝置對實測工件的一個位置或多個位置按照與標定過程相同方式的錘擊動作錘擊實測工件；h.各聲學傳感器拾取所述錘擊裝置對實測工件的所述一個位置或多個位置所實施的與標定過程相同方式的錘擊動作而產(chǎn)生的聲學信號；i.各聲學傳感器分別將各自所拾取的實測聲學信號經(jīng)放大、濾波以及對應的模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至計算機處理系統(tǒng)；j.計算機處理系統(tǒng)將各聲學傳感器所拾取的實測聲學信號分別處理成對應于該聲學傳感器的以聲壓為幅值的實測時域線、實測頻譜以及以振動為幅值的實測時域線、實測頻譜；從而獲得對應于每一聲學傳感器的以聲壓為幅值的實測時域線、實測頻譜以及以振動為幅值的實測時域線、實測頻譜；k.計算機處理系統(tǒng)分析比較對應于每一聲學傳感器的以聲壓為幅值的標定時域線、標定頻譜以及以振動為幅值的標定時域線、標定頻譜和以聲壓為幅值的實測時域線、實測頻譜以及以振動為幅值的實測時域線、實測頻譜之間的差異性，進而判斷出缺陷的所在，同時在顯示器中顯示出各聲學傳感器的以聲壓為幅值的標定時域線、標定頻譜以及以振動為幅值的標定時域線、標定頻譜和以聲壓為幅值的實測時域線、實測頻譜以及以振動為幅值的實測時域線、實測頻譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型聲學無損檢測方法，其特征在于 進一步的，還包括通過建立新坐標系的方法進行分析處理在標定過程的步驟e之后還包括el.計算機處理系統(tǒng)分別將各聲學傳感器的以聲壓為幅值的標定時域 線融匯在同一個可被顯示器所顯示的標定新平面坐標系中，該標定新平面 坐標系是以時間起始為原點并具有多個由原點向外呈射線性發(fā)散分布的X 軸即時間軸，X軸的數(shù)量與聲學傳感器的數(shù)量相一致，每一時間軸上分別 標有相對應的聲學傳感器的標定時域線；該以聲壓為幅值的標定時域線的 標定新坐標系被保存在計算機處理系統(tǒng)中；e2.計算機處理系統(tǒng)采用與步驟el相同的方式，分別將各聲學傳感器 的以聲壓為幅值的標定頻譜、以振動為幅值的標定時域線、以振動為幅值 的標定頻譜分別融匯在可被顯示器所顯示的標定新平面坐標系中，從而獲 得包含有各聲學傳感器的以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系、以振 動為幅值的標定時域線的標定新坐標系和以振動為幅值的標定頻譜的標定新坐標系；該以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系、以振動為幅值的 標定時域線的標定新坐標系和以振動為幅值的標定頻譜的標定新坐標系分 別被保存在計算機處理系統(tǒng)中；在實測過程的步驟j之后還包括jl.計算機處理系統(tǒng)分別將各聲學傳感器的以聲壓為幅值的實測時域 線融匯在同一個可被顯示器所顯示的實測新平面坐標系中，該實測新平面 坐標系是以時間起始為原點并具有多個由原點向外呈射線性發(fā)散分布的X 軸即時間軸，X軸的數(shù)量與聲學傳感器的數(shù)量相一致；每一時間軸上分別 標有相對應的聲學傳感器的實測時域線；該以聲壓為幅值的實測時域線的 實測新坐標系被保存在計算機處理系統(tǒng)中；j2.計算機處理系統(tǒng)采用與步驟jl相同的方式，分別將各聲學傳感器 的以聲壓為幅值的實測頻譜、以振動為幅值的實測時域線、以振動為幅值 的實測頻譜分別融匯在可被顯示器所顯示的實測新平面坐標系中，從而獲 得包含有各聲學傳感器的以聲壓為幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以振 動為幅值的實測時域線的實測新坐標系和以振動為幅值的實測頻譜的實測 新坐標系；該以聲壓為幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以振動為幅值的 實測時域線的實測新坐標系和以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系分 別被保存在計算機處理系統(tǒng)中；步驟k更改為如下步驟k 1.計算機處理系統(tǒng)分別將以聲壓為幅值的實測時域線的實測新坐標 系與以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系相比較、以聲壓為幅值的 實測頻譜的實測新坐標系與以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系相比 較、以振動為幅值的實測時域線的實測新坐標系與以振動為幅值的標定時 域線的標定新坐標系相比較、以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系與 以振動為幅值的標定頻譜的標定新坐標系相比較，根據(jù)實測新坐標系與標 定新坐標系這間的差異從而判斷出實測工件的缺陷；k 2.計算機處理系統(tǒng)通過顯示器將以聲壓為幅值的實測時域線的實測 新坐標系、以聲壓為幅值的標定時域線的標定新坐標系、以聲壓為幅值的 實測頻譜的實測新坐標系、以聲壓為幅值的標定頻譜的標定新坐標系、以 振動為幅值的實測時域線的實測新坐標系、以振動為幅值的標定時域線的 標定新坐標系、以振動為幅值的實測頻譜的實測新坐標系、以振動為幅值 的標定頻譜的標定新坐標系分別顯示在同一界面中，并在實測新坐標系標 出缺陷的圖示。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型聲學無損檢測方法，其特征在 于所述的多個聲學傳感器按直線分布排列或曲線分布排列或圓線分布排列或橢圓線分布排列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型聲學無損檢測方法，其特征在 于所述的多個聲學傳感器按平面分布排列或曲面分布排列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型聲學無損檢測方法，其特征在 于所述的聲學傳感器為普通傳感器或加速度傳感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型聲學無損檢測方法，其特征在 于所述的錘擊裝置為手動錘擊器械或電動錘擊機械。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型聲學無損檢測方法，其特征在 于所述的錘擊動作為調(diào)制方式打擊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型聲學無損檢測方法，是在構(gòu)件的正面并沿著該構(gòu)件正面的形狀設(shè)置有多個等間距或不等間距并按一定的分布方式排列的聲學傳感器；在構(gòu)件的正面或背面采用錘擊裝置對構(gòu)件的一個位置或多個位置按一定方式的錘擊動作錘擊構(gòu)件；由此獲得構(gòu)件的聲學信號；通過先標定后實測的方式，將標定聲學信號、實測聲學信號分別由計算機加以分析處理，并通過比較分析，進而得出實測構(gòu)件的缺陷情況，從而為無損檢測領(lǐng)域增添了一種新的無損檢測方法。
文檔編號G01N29/04GK101609068SQ200810071250
公開日2009年12月23日 申請日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日
發(fā)明者林俊明, 沈建中 申請人:林俊明;沈建中