Page 164 - 《应用声学》2020年第2期

322 2020 年 3 月

空耦超声 Lamb波中模态的激励与接收都遵循 i = 1, 2, · · · , n − 1,
Snell定律，由图1(b)中入射角 -频率的频散曲线，可 t i0 = min{t ij }, j = 1, 2, 3, · · · (6)
以得到 A0 模态的接收角度为 11.3 ；如图 11(b) 所
◦
其中：w i (t) 表示第 i 个传感器接收信号对应的衰减
示，在使用空耦探头接收信号时，将空耦探头向激
指数；α 为边界反射系数，大小由边界反射信号强度
发位置旋转与板面垂直方向夹角11.3 ，该接收方式
◦
确定；t 0 表示导波在板内传播的最长时间，本文取接
可以有效屏蔽与探头偏转方向相反一侧的边界引
收信号的最长时间；t i0 表示第 i 个传感器接收到的
起的反射波，同时仍能够接收到其他各方向传来的
四个边界反射波信号的最早时间；t ij 表示由边界 j
信号。
引起的反射波到达第i个传感器的时间。
图 13 是无损伤铝板上由 A 点激发、B 点空耦
′
图 14 为无缺陷铝板 AB 信号经加窗处理后的
探头接收到的信号时域图和时频图。从图中可以看
效果。可以看出，经加窗处理后，有效信号得到保留
出，接收信号中只存在信噪比较好的 A0 模态，同时
的同时大量消除了边界反射信号。
伴有能量较高的边界反射信号。
图 15 分别是铝板表面压电片接收和铝板上侧
图 12 和图 13 表明，在实际实验过程中两种检
空耦探头接收到的信号经加窗后做差处理并归一
测方式采集到的信号中均存在由铝板边界引起的
化后的信号时域图。可以看出，边界反射信号已经
能量较大的边界反射信号，本文通过加窗函数 [13]
得到较好抑制；压电片接收到的信号中，S0 模态产
的方式在消除边界反射信号的同时保留有效信号。
生的干扰信号较多，并且由于压电片的制作工艺和
窗函数表达式如下：
各位置压电片的粘贴情况不能完全相同，S0模态产

1, t 6 t i0 , 生的干扰信号强度也不相同；空耦探头接收到的信

w i (t) = αt i0
αt
e
 − t 0 −t i0 + t 0 −t i0 , t i0 < t < t 0 , 号几乎无S0模态。
400 1
1.0 S0 A0 ᣸ႍԦ࠱ฉ
᣸ႍԦ࠱ฉ
A0
0.5 300
ॆʷӑࣨϙ 0 ᮠဋ/kHz 200
-0.5 100

-1.0
0 0
0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300
௑ᫎ/µs ௑ᫎ/µs
(a) AB'ηՂ௑۫ڏ (b) AB'ηՂ௑ᮠڏ
′
图 13 无缺陷铝板 AB 信号
Fig. 13 Signal AB of no defect aluminum plate
′
400 1
1.0 A0
A0 S0
S0 ᣸ႍԦ࠱ฉ
᣸ႍԦ࠱ฉ 300
0.5
ॆʷӑࣨϙ 0 ᮠဋ/kHz 200

-0.5
100
-1.0
0 0
0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300
௑ᫎ/µs ௑ᫎ/µs
(a) ҫቔՑABηՂ௑۫ڏ (b) ҫቔՑABηՂ௑ᮠڏ
图 14 无缺陷铝板加窗后 AB 信号
Fig. 14 Signal AB after window addition of no defected aluminum plate