一种接触刚度的高精度超声检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种接触刚度的高精度超声检测方法，其采用宽频带超声波探头检测接触区域，并计算两个以上频率下超声反射率，然后将超声反射率及对应的频率带入新的结合面声学模型计算，然后将计算得到的结果采用修正公式进行修正，得到所要的接触刚度。与现有技术相比，本发明的结合面声学模型更加准确，能够大幅提高检测精度，实现接触刚度的准确检测。
【专利说明】一种接触刚度的高精度超声检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超声检测【技术领域】，涉及一种超声检测方法，尤其是一种接触刚度的高精度超声检测方法。
【背景技术】
[0002]机械装备结合面刚度对设备的静、动态特性有重要影响，因此随着高端装备制造过程的日益精量化，接触刚度检测日益受到重视。超声波被广泛的应用于接触刚度检测，其可以适用于多种工业中常用的结合面。目前的接触刚度超声检测方法，通过检测超声体波在结合面处反射波与入射波的比值，即超声波反射率，然后将超声反射率带入结合面的声学模型计算得到接触刚度(见文献 B.ff.Drinkwater, R.S.Dwyer-Joyce, P.Cawley, A studyof the interaction between ultrasound and a partially contacting solid-solidinterface, Proc.R.Soc.Lond.A452 (1996) 2613-2628.)。但是上述方法由于结合面声学模型并不准确，导致接触刚度检测结果误差过大(见已授权发明专利，题为:一种完全计及塑性影响的大接触界面法向刚度测量方法，申请号:2011100213377)。过大的测量误差导致超声波检测方法只能用于接触刚度定性的评估而不能用于定量的测量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种接触刚度的高精度超声检测方法，其能够大幅提高检测精度，实现接触刚度的准确检测。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]这种接触刚度的高精度超声检测方法，包括以下步骤:
[0006]I)采用宽频带超声波探头检测接触区域，并计算两个以上频率下超声反射率；
[0007]2)将超声反射率及对应的频率带入如下结合面声学模型计算:
[0008]
【权利要求】
1.一种接触刚度的高精度超声检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)采用宽频带超声波探头检测接触区域，并计算两个以上频率下超声反射率； 2)将超声反射率及对应的频率带入如下结合面声学模型计算: Ii?!2 = z:!^2 + 1).1 1 ZorA- +(2/<A-Z) 其中，R为超声反射率幅值；《为R对应的超声波角频率；k为所求的接触刚度；\为松弛时间，为未知数；Z为的材料的声阻抗，材料声阻抗为已知；将两个不同的超声反射率及对应的角频率带入上述公式求解，取两个解中绝对值小的解； 4)将计算得到的k带入下面的修正公式: k (I+ ")(1-2//) "1- // 其中，U为结合面基体材料的泊松比；kn即为所求的接触刚度。
2.根据权利要求1所述的接触刚度的高精度超声检测方法，其特征在于，步骤I)中，所述超声反射率按照以下步骤得到: (1)采用45号钢作为试件，上下试件表面粗糙度均为Ra0.5，实验前用丙酮擦拭试件； (2)采用水为耦合剂，在结合面未接触情况下，将超声探头垂直于结合面的中心区域，检测中心区域的超声回波信号，以此回波信号为参考信号； (3)然后使上下试件结合面接触，并施加不同的压力，分别检测结合面中心区域从24MPa到200MPa多个压强下的超声`回波信号，以此回波信号为结合面信号；对结合面信号、参考信号进行傅里叶变换，然后利用下面公式计算不同频率下超声波反射率:
R = ^-
Hu 其中，R为超声反射率幅值，Hi为结合面信号幅值，H0为相同频率下参考信号幅值；从而得到在不同压力下，不同频率下的超声波反射率。
3.根据权利要求2所述的接触刚度的高精度超声检测方法，其特征在于，步骤(2)中，所述超声探头为奥林巴斯V319型15MHz宽频水浸式探头。
【文档编号】G01N29/04GK103616436SQ201310551850
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】洪军, 杜飞, 李宝童, 许颖, 罗增 申请人:西安交通大学