金屬微裂紋的非線性超聲檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、在當今的工業(yè)生產中，金屬構件在各類生產設備中被廣泛地使用。而伴隨著金屬構件的制造、加工以及使用，會不可避免地在其表面或者內部形成微裂紋。同時，在長期載荷、溫度變化和腐蝕介質的影響下，金屬構件的微裂紋會增大，導致金屬構件的斷裂，給生產造成巨大的危害和損失。因此，檢測金屬構件的微裂紋已迫在眉睫。
　　傳統(tǒng)的超聲波檢測方法是利用聲波的反射、散射等線性特征進行檢測，故受限于其原理，對金屬微裂紋的檢測不敏感。而根據最新的材料力學和聲學研究表

2、明，材料內部性能變化（如應力、微裂紋等）與材料的超聲非線性效應有著密切的關聯。因此，非線性超聲檢測在材料的無損檢測工作中得到了廣泛的關注。但是對于非線性超聲檢測系統(tǒng)的開發(fā)還不盡完善，因此本文設計了一套完整的非線性超聲檢測系統(tǒng)，具體包括以下內容：
　　1.首先是對非線性超聲理論進行了相關研究，從非線性超聲響應信號的分析出發(fā)，闡述了在非線性超聲中高次諧波產生的原理。然后從理想情況下的一維非線性波動方程和連續(xù)性方程出發(fā)，推導出二階相對非

3、線性系數，并作為非線性超聲檢測的判斷依據。
　　2.接著介紹了現階段非線性超聲檢測常用的檢測方法，根據非線性超聲的相關知識和自身條件選取有限振幅法作為本文金屬微裂紋的非線性超聲檢測方法，并設計一套完整的非線性超聲檢測方案。
　　3.設計合理的信號調理電路，對超聲換能器接收端接收到的信號進行預處理。同時設計一套基于 FPGA的非線性超聲信號采集系統(tǒng)，包括其硬件電路設計和功能實現。
　　4.利用上述設計的檢測方案進行實驗平