Page 116 - 《应用声学》2022年第6期

962 2022 年 11 月

(-0.7, 0.28235) దᎥᬞ (-0.8, 0.48112) దᎥᬞ
0.28 0.48
0.46
0.26
ࣨϙ/V 0.24 ࣨϙ/V 0.44

0.42
0.22
0.40
0.20
0.38
-3 -2 -1 0 1 2 3 -3 -2 -1 0 1 2 3
ᄱ᥅གᡰᎥᬞᡰሏ/mm ᄱ᥅གᡰᎥᬞᡰሏ/mm
(a) ֗ᮠηՂ (b) ࣀᮠηՂ
图 13 ∆x = 0.1 mm 时的混频信号幅值
Fig. 13 Mixing signal amplitude when ∆x = 0.1 mm

从图 12 可看出，无缺陷处的和频、差频信号幅 4 结论
值曲线较为平滑，基本不受入射波相遇点变化的影
本文采用共线异侧非线性混频法对一定厚度
响，幅值也较低，几乎趋近于0。而有缺陷处的和频、
试样内部微小缺陷进行检测，首先通过对发射/接
差频信号受入射波相遇点变化的影响较大。和频信
收探头的扫频实验确定了两个探头的最佳激励频
号在x = −0.5 mm处达到最大幅值 0.28033V，差频
率，在最佳激励频率条件下进行了非线性混频实验，
信号在 x = −1 mm 处达到最大幅值0.47601 V。上
实验结果表明：
述实验结果表明，当缺陷存在时，混频信号强度总体
(1) 同一埋深的横孔缺陷处的非线性差频信号
上随着入射波相遇点距缺陷的距离增大而减小；当
幅值明显高于和频信号，和频、差频信号强度与缺
入射波相遇点在缺陷附近时 (即入射波相遇点与缺 陷埋深大体呈线性负相关，可根据有无明显和、差
陷距离接近0时)，混频信号达到最大值。因此，缺陷 频信号对微小缺陷进行识别。
的位置可用混频信号幅值最高处的入射波相遇点 (2) 非线性混频信号强度与入射波相遇点距缺
表征，根据这以关系，实现微小缺陷定位。 陷的距离成反比，能够实现对微小缺陷的深度定位。
在−2.5 ∼ 2.5 mm之间取间隔更小的入射波相 综上所述，利用共线异侧非线性混频法能够实

遇点对混频信号幅值进行细测。相遇点间隔 ∆x 减 现金属材料内部微小缺陷的识别和深度定位，为的
小至 0.1 mm，其他实验参数不变，细测得到的实验 盘、板类构件内部微小缺陷的识别和定位提供了一
结果如图13所示。 个可靠的方法。
由图 13 可知，∆x = 0.1 mm 时，混频信号
幅 值 的 总 体 变 化 趋 势 与 ∆x = 0.5 mm 时 大 体 参 考 文 献
一致。在 −2.5 ∼ 2.5 mm 范围内， 入射波相遇
点 x = −0.7 mm 点时，和频信号达到最大幅值 [1] 刘述煌. 涡轮盘用高温合金材料的超声检测方法研究 [D]. 南
昌: 南昌航空大学, 2013.
0.28235 V。由图 13(b) 可看出，在 −2.5 ∼ 2.5 mm
[2] 张剑锋, 轩福贞, 项延训. 材料损伤的非线性超声评价研究进
范围内，入射波相遇点 x = −0.8 mm 点时，差频信 展 [J]. 科学通报, 2016, 61(14): 1536–1550.
号达到最大幅值0.48112 V。上述结果表明，本实验 Zhang Jianfeng, Xuan Fuzhen, Xiang Yanxun. Evalua-
tion of material damage using nonlinear ultrasonic wave
中的共线异侧混频法定位精度存在一定的误差，分 (in Chinese)[J]. Chinese Science Bulletin, 2016, 61(14):
析认为产生误差的原因有二，一是入射波信号在时 1536–1550.
[3] 郑慧峰, 呼刘晨, 方漂漂, 等. 基于振动声调制的金属微裂纹
域上具有一定的脉冲宽度；二是实验过程中，不能保
定位方法研究 [J]. 仪器仪表学报, 2017, 38(6): 1482–1489.
证两入射波声束与缺陷完全处于同一轴线。 Zheng Huifeng, Hu Liuchen, Fang Piaopaio, et al. Metal