专利名称：基于声压反射系数功率谱测量超声在薄层介质中往返时间的方法
技术领域：
本发明涉及一种基于声压反射系数功率谱测量超声在薄层介质中往返时间的方法。其属于材料超声无损检测与评价技术领域。
背景技术：
应用超声技术测量薄层介质的厚度，最重要的是测量超声在薄层介质中的一次往返时间。由于薄层的表面回波和底面回波信号产生混叠，传统的脉冲回波信号时域分析方法无法确定往返时间。目前，对于测量超声在薄层中往返时间的常用信号处理方法为声压反射系数幅度谱和相位谱，如国外学者Haines NF等在“The application of broadband ultrasonic spectroscopy to the study of layered media，，一文中使用 20MHz 超声探头，并应用声压反射系数谱和相位谱信号处理手段获得了环氧树脂薄层中超声波的往返时间，进而确定了环氧树脂薄层的厚度。但对于超声回波信号带宽不能覆盖薄层声压反射系数幅度谱中相邻两个极小值时，通常我们无法确定超声在薄层中的往返时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于声压反射系数功率谱测量超声在薄层中往返时间的方法。该方法在同样的实验装置条件下，对于厚度更小的薄层能够确定超声在薄层的往返时间，扩大了薄层介质厚度测量的范围、测量结果直观，抗噪声干扰能力强。本发明的技术方案是一种基于声压反射系数功率谱测量超声在薄层中往返时间的方法，它采用一个包括超声探伤仪、超声脉冲水浸探头、薄层试样、水槽、数字示波器以及计算机的脉冲超声水浸回波系统。它采用的测量步骤如下(I)利用所述脉冲超声水浸回波系统向薄层试样垂直发射超声信号并采集一个由水与薄层上表面组成界面的反射回波信号和水与薄层下表面组成界面的反射回波信号组成的混叠信号(试样信号)；(2)利用所述脉冲超声水浸回波系统采集一个标准试块的上表面回波信号(基准信号);(3)对所述步骤(I)和(2)采集到的试样信号和基准信号分别进行FFT，然后用试样信号的频域数据除以基准信号的频域数据，最后得到相应的实部和虚部数据；(4)对步骤(3)求得的实部和虚部数据代入到公式I中，得到薄层的声压反射系数功率谱，公式I :
权利要求
1. 一种基于声压反射系数功率谱测量超声在薄层介质中往返时间的方法，其特征是 它采用一个包括超声探伤仪(I)、超声脉冲水浸探头(2)、薄层试样(3)、水槽(4)、数字示波器(5)以及计算机(6)的脉冲超声水浸回波系统，它采用的测量步骤如下(1)利用所述脉冲超声水浸回波系统向薄层试样垂直发射超声信号并采集一个由水与薄层上表面组成界面的反射回波信号和水与薄层下表面组成界面的反射回波信号组成的试样信号；(2)利用所述脉冲超声水浸回波系统采集一个标准试块的基准信号；(3)对所述步骤(I)和(2)采集到的试样信号和基准信号分别进行FFT，然后用试样信号的频域数据除以基准信号的频域数据，最后得到相应的实部和虚部数据；(4)对步骤(3)求得的实部和虚部数据代入到公式I中，得到薄层的声压反射系数功率谱，公式I :
全文摘要
一种基于声压反射系数功率谱测量超声在薄层介质中往返时间的方法，属于材料超声无损检测与评价技术领域。该方法使用脉冲超声水浸回波系统采集一个由水与薄层上表面组成界面的反射回波信号和水与薄层下表面组成界面的反射回波信号组成的混叠信号，再采集一个标准试块的上表面回波信号。然后分别对采集到的信号进行FFT，进一步处理得到声压反射系数功率谱。接着从功率谱的幅度谱中读出各余弦分量对应的δ脉冲的横坐标，即为超声在薄层中的各次往返时间。本方法克服了由于超声回波信号带宽不能覆盖薄层声压反射系数幅度谱中相邻两极小值而不能确定超声在薄层中往返时间的问题，所用的设备简单、可操作性强、测量精度高，重复性好。
文档编号G01B17/02GK102607479SQ20121005111
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者李喜孟, 林莉, 罗忠兵, 胡志雄, 陈军 申请人:大连理工大学