Page 146 - 《应用声学》2021年第5期

790 2021 年 9 月

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(a) ೝ฾ጇፒᇨਓڏ (b) ೝ฾ጇፒࠄྭڏ

图 10 不锈钢折弯板裂纹缺陷检测系统
Fig. 10 Stainless steel bending plate crack defect detection system

表 2 实验参数 态均能够检出裂纹缺陷。0.5 MHz和1 MHz 均能够
Table 2 Experimental parameters 通过判断幅值变化的方法对不同尺寸的裂纹进行
识别，但 0.25 MHz 对不同尺寸裂纹的区别能力不
频厚积 群速度 相速度 斜楔角
强，无法用于对裂纹定量的识别。这与仿真得到的
fd/(MHz·mm) c g /(m·s −1 ) c p/(m·s −1 ) θ/( )
◦
结果相吻合。但由于实验中存在外部噪声干扰、设
3 2123 3420 56.9
备误差等因素，波形中杂波较多，仅使用时域幅值
1.5 4848 5250 30.9
变化来直观判断裂纹大小不具有较高的可靠性。同
0.75 5332 5380 30.1
时，由于从时域获得的信息是有限的，所以有必要对
3.2 Lamb波时域信号分析 信号进行频域分析。
对缺陷信号类型的分析过程中，最重要的步骤 WPT 是基于多分辨率分析的思想对非平稳信
就是提取包含缺陷信息信号的特征量，通常选用回 号进行精细分析。用递归滤波操作将输出信号由高
波波包的幅值变化量。图11∼图13为Lamb波时域 到低地在较宽频带上进行同步连续的分解，根据频
回波信号，图中标注的数字为回波信号幅值。通过 段的变化自适应地确定信号分辨率的取值，形成既
计算群速度，对激励出的Lamb波模态进行验证，证 有低频又有高频的能量组成 [14] ，可以更加精细地识
明所激励Lamb波与理论值基本相同。 别信号特征。图 14 表示时域信号等效变换为在二
对比无裂纹时的波形，可以看出 3 种频率 S0 模 叉树中第三层的小波包的分解过程。

50 7.4 50 7.7 50 8.5
ႃԍ/mV 0 ႃԍ/mV 0 ႃԍ/mV 0

-50 -50 -50
0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500
௑ᫎ/µs ௑ᫎ/µs ௑ᫎ/µs
图 11 0.25 MHz-S0 模态 Lamb 波时域回波信号
Fig. 11 0.25 MHz-S0 mode Lamb wave time-domain echo signal
50 50 6.7 50 7.6
ႃԍ/mV 0 4.6 ႃԍ/mV 0 ႃԍ/mV 0

-50 -50 -50
0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500
௑ᫎ/µs ௑ᫎ/µs ௑ᫎ/µs
图 12 0.5 MHz-S0 模态 Lamb 波时域回波信号
Fig. 12 0. 5 MHz-S0 mode Lamb wave time-domain echo signal