CN106461614B - 利用超声波的热化评价及强度估算装置及方法 - Google Patents
利用超声波的热化评价及强度估算装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106461614B CN106461614B CN201580028624.7A CN201580028624A CN106461614B CN 106461614 B CN106461614 B CN 106461614B CN 201580028624 A CN201580028624 A CN 201580028624A CN 106461614 B CN106461614 B CN 106461614B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mentioned
- parameter
- ultrasonic wave
- nonlinear
- evaluation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4472—Mathematical theories or simulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/46—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/024—Mixtures
- G01N2291/02491—Materials with nonlinear acoustic properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02827—Elastic parameters, strength or force
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及利用超声波的热化评价及强度估算装置及方法。本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算装置包括:超声波发送部,用于使单频超声波信号向被检查体入射;超声波接收部,用于接收透过上述被检查体或从上述被检查体反射的超声波信号;信号处理部,通过借助上述超声波接收部接收的超声波信号的时间间隔计算传播速度,将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频成分并计算非线性参数,利用上述传播速度及上述非线性参数测定线性及非线性弹性系数;以及强度估算部,利用上述线性及非线性弹性系数获得拉伸曲线,利用上述拉伸曲线估算拉伸强度及屈服强度中的至少一种。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及利用超声波的热化评价及强度估算装置及利用其的热化评价及强度估算方法。
背景技术
最近,关于使超声波向被检查体入射并利用透过被检查体的超声波的基本频率成分的振幅和高频成分的振幅计算超声波非线性参数,利用所计算的上述超声波非线性参数来对被检查体的物性变化进行评价的利用超声波非线性参数的评价装置的研究正在积极开展。
但是,若被检查体被热处理,从而发生被检查体的热化,则会生成析出物,接着,析出物在成长及结合之后被消灭,根据上述析出物的生成及消灭,超声波非线性参数会增减。
因此,以往的评价装置很难单一且准确地测定被检查体的热化程度。即,在发生被检查体的热化的情况下,随着析出物的量的增加,超声波非线性参数也会一同增加,以往的评价装置仅根据特定时间点的超声波非线性参数来测定被检查体的热化程度,从而导致热化程度不同且不准确。
另一方面,在固体中,弹性波的传播速度取决于如传播介质的弹性系数、密度及泊松比等的物性。因此,通过测定弹性波的传播速度来计算传播介质的弹性系数,从而可估算传播介质的物性。计算传播介质的弹性系数的方法包括利用属于弹性波的超声波来计算超声波的传播速度,由此计算出线性弹性系数的线性弹性系数测定方法。
但是,线性弹性系数测定方法存在无法评价传播介质的微观特性或弹性性质的微细变化及热化等的缺点。作为解决上述缺点的方法,开展了有关超声波非线性参数和非线性弹性系数的相关关系的理论研究。
上述研究结果,确认了1次超声波非线性参数和三次弹性系数的关系。如上所述,研究了1次超声波非线性参数和三次弹性系数的相关关系,但是对二次以上超声波非线性参数和四次以上弹性系数的关系尚未进行研究。
相关现有技术为韩国公开专利公报第10-2012-0031674(发明名称:非线性评价***及装置 公开日:2012年4月4日)。
发明内容
技术问题
本发明一实施例提供可利用超声波定量评价被检查体的热化,可通过非破坏方式估算被检查体的强度的利用超声波的热化评价及强度估算装置及利用其的热化评价及强度估算方法。
本发明所要解决的问题并不局限于以上提及的问题,本发明所属技术领域的普通技术人员可从以下的记载理解未提及的其他问题。
技术手段
本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算装置包括:超声波发送部,用于使单频超声波信号向被检查体入射;超声波接收部,用于接收透过上述被检查体或从上述被检查体反射的超声波信号;信号处理部,通过借助上述超声波接收部接收的超声波信号的时间间隔计算传播速度,将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频成分并计算非线性参数,利用上述传播速度及上述非线性参数测定线性及非线性弹性系数;以及强度估算部,利用上述线性及非线性弹性系数获得拉伸曲线,利用上述拉伸曲线估算拉伸强度及屈服强度中的至少一种。
上述信号处理部可通过对上述超声波发送部和上述超声波接收部进行控制来测定二次非线性参数、三次非线性参数及二次线性弹性系数,并利用上述二次非线性参数、上述三次非线性参数及上述二次线性弹性系数测定三次非线性弹性系数及四次非线性弹性系数,上述强度估算部利用上述二次线性弹性系数、上述三次非线性弹性系数及上述四次非线性弹性系数获得上述拉伸曲线,或者利用上述二次线性弹性系数、上述二次非线性参数及上述三次非线性参数获得上述拉伸曲线。
上述信号处理部可利用上述基准试片和上述被检查体的相对非线性参数之比和上述基准试片的绝对非线性参数来估算上述被检查体的绝对非线性参数,利用上述传播速度及上述绝对非线性参数测定上述线性及非线性弹性系数。
上述相对非线性参数之比可以是通过上述被检查体的相对非线性参数除以上述基准试片的相对非线性参数的运算方法来计算出的。
上述强度估算部可根据上述拉伸强度的最大值估算上述拉伸强度。
上述强度估算部可通过在上述拉伸曲线适用0.2%偏差来估算上述屈服强度。
本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算装置还包括热化评价部,以通过累积上述非线性参数的变化量来计算的累积非线性参数为基础,对上述被检查体的损伤时间点进行评价。
上述信号处理部可获得基于借助上述超声波接收部接收的超声波信号的随时间变化的非线性参数,通过累积上述非线性参数的变化量来计算上述累积非线性参数。
本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算装置包括:超声波发送部,用于使单频超声波信号向被检查体入射;超声波接收部,用于接收透过上述被检查体或从上述被检查体反射的超声波信号;信号处理部,获得基于借助上述超声波接收部接收的超声波信号的随时间变化的非线性参数,通过累积上述非线性参数的变化量来计算上述累积非线性参数;以及热化评价部,以上述非线性参数为基础,对上述被检查体的损伤时间点进行评价。
本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算方法包括如下的步骤:使单频超声波信号向被检查体入射的步骤;接收透过上述被检查体或从上述被检查体反射的超声波信号的步骤;通过所接收的上述超声波信号的时间间隔计算传播速度的步骤;通过将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频成分并计算非线性参数的步骤;利用上述传播速度及上述非线性参数来测定线性及非线性弹性系数的步骤;利用上述线性及非线性弹性系数来获得拉伸曲线的步骤;以及利用上述拉伸曲线估算拉伸强度及屈服强度中的至少一种的步骤。
上述计算非线性参数的步骤可包括通过将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频成分并计算二次非线性参数及三次非线性参数的步骤,上述测定线性及非线性弹性系数的步骤包括如下的步骤:以上述传播速度为基础测定二次线性弹性系数的步骤;以及利用上述二次非线性参数、上述三次非线性参数及上述二次线性弹性系数来测定三次非线性弹性系数及四次非线性弹性系数的步骤,上述获得拉伸曲线的步骤包括如下的步骤:利用上述二次线性弹性系数、上述三次非线性弹性系数及上述四次非线性弹性系数来获得上述拉伸曲线的步骤;以及利用上述二次线性弹性系数、上述二次非线性参数及上述三次非线性参数来获得上述拉伸曲线的步骤。
上述测定线性及非线性弹性系数的步骤可包括如下的步骤:利用基准试片和上述被检查体的相对非线性参数之比和上述基准试片的绝对非线性参数来估算上述被检查体的绝对非线性参数的步骤;以及利用上述传播速度及上述绝对非线性参数来测定上述线性及非线性弹性系数的步骤。
上述进行估算的步骤可包括根据上述拉伸曲线的最大值估算上述拉伸强度的步骤。
上述进行估算的步骤可包括在上述拉伸曲线适用0.2%偏差来估算上述屈服强度的步骤。
本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算方法还可包括如下的步骤:通过累积上述非线性参数的变化量计算累积非线性参数的步骤;以及以上述累积非线性参数为基础,对上述被检查体的损伤时间点进行评价的步骤。
其他实施例的具体事项包含在详细说明及附图。
技术效果
根据本发明的一实施例,从超声波信号利用线性/非线性弹性系数来评价可在如拉伸试验等的破坏试验中获得的材料的拉伸特性(拉伸强度、屈服强度等),由此,不经过拉伸试验也可准确诊断材料的强度特性及如强度下降的热化。
根据本发明的一实施例,若将本发明设置于结构物来利用,则可不间断地监测基于随时间变化的强度下降,因此可用成结构物健全性监测(SHM)技术。
附图说明
图1为示出用于说明本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算装置的框图。
图2为示出在本发明一实施例中测定基于铝合金的热处理时间的非线性参数的试验结果的图表。
图3为示出在本发明一实施例中测定基于铝合金的热处理时间的累积非线性参数的试验结果的图表。
图4为用于说明通过本发明一实施例的拉伸强度估算拉伸强度、屈服强度等的一例的图。
图5至图7为用于说明本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算方法的流程图。
图8为用于说明本发明另一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算方法的流程图。
具体实施方式
与附图一同参照详细后述的实施例,本发明的优点和/或特征及实现上述优点及特征的方法变得明确。但是,本发明并不局限于以下公开的实施例,本发明可体现为不同的多种形态,只是,本实施例使本发明的公开变得完整,本实施例用于向本发明所属技术领域的普通技术人员提供本发明的完整范畴,本发明的范围通过发明要求保护范围的范畴定义。在整个说明书中,相同附图标记表示相同结构要素。
以下,参照附图,详细说明本发明的实施例。
图1为用于说明本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算装置的框图。
参照图1,本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算装置100可包括超声波发送部110、超声波接收部120、信号处理部130、强度估算部140、热化评价部150及控制部160。
上述超声波发送部110使单频超声波信号向被检查体入射。
上述超声波接收部120接收透过上述被检查体或从上述被检查体反射的超声波信号。
上述超声波发送部110和上述超声波接收部120为众所周知的事项,因此将省略对其的详细说明。
上述信号处理部130通过借助上述超声波接收部120接收的超声波信号的时间间隔计算传播速度,并将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频成分。
上述信号处理部130求得上述基本频率成分的振幅和上述高频成分的振幅并代入以下数学式1,由此计算(二次)非线性参数。
数学式1
其中,β为二次非线性参数,A1为基本频率成分的振幅大小,A2为高频成分的振幅大小。并且,k为波数(wave number),x为传播距离。
上述信号处理部130利用上述传播速度及上述非线性参数来测定线性及非线性弹性系数。
具体地,上述信号处理部130控制上述超声波发送部110和上述超声波接收部120来测定二次非线性参数、三次非线性参数及二次线性弹性系数,可利用上述二次非线性参数、上述三次非线性参数及上述二次线性弹性系数来测定三次非线性弹性系数及四次非线性弹性系数。
上述二次非线性参数可通过上述数学式1测定。
上述三次非线性参数可通过以下数学式2测定。
即,上述信号处理部130求得从借助上述超声波接收部120接收的超声波信号分离的基本频率成分和三次高频成分各个的振幅大小并代入以下数学式2中,从而可测定上述三次非线性参数。
数学式2
其中,γ为三次非线性参数,A1为基本频率成分的振幅大小,A3为三次高频成分的振幅大小,k为波数,x为传播距离。上述三次非线性参数与上述二次非线性参数满足以下数学式3的关系。
数学式3
γ=β2
上述二次线性弹性系数可通过以下数学式4测定。
即,上述信号处理部130可测定借助上述超声波接收部120接收的超声波信号的纵波传播速度和横波传播速度并代入以下数学式4中,从而可测定上述被检查体的二次线性弹性系数。
数学式4
其中,E为二次线性弹性系数,ρ为传播介质的密度,CL为超声波的横波传播速度,CS为超声波的纵波传播速度。
上述三次非线性弹性系数可通过以下数学式5测定。
即,上述信号处理部130可将上述二次非线性参数和上述二次线性弹性系数代入以下数学式5中来测定上述三次非线性弹性系数。
数学式5
F=βE
其中,F为三次非线性弹性系数,β为二次非线性参数,E为二次线性弹性系数。
上述四次非线性弹性系数可通过以下数学式6测定。
如以下数学式6所示,上述四次非线性弹性系数和上述三次非线性参数的关系可由上述四次非线性弹性系数和上述二次非线性参数表示。
因此,上述信号处理部130可将上述二次线性弹性系数和上述二次非线性参数代入以下的数学式6来测定上述四次非线性弹性系数。
数学式6
其中,G为四次非线性弹性系数,γ为三次非线性参数。并且,E为二次线性弹性系数,β为二次非线性参数。
另一方面,作为再一实施例,上述信号处理部130利用基准试片和上述被检查体的相对非线性参数之比和上述基准试片的绝对非线性参数来估算上述被检查体的绝对非线性参数。上述信号处理部130可利用上述传播速度及上述绝对非线性参数来测定上述线性及非线性弹性系数。
其中,上述被检查体的相对非线性参数之比可通过上述被检查体的相对非线性参数除以上述基准试片的相对非线性参数的运算方法来计算。
对于估算上述被检查体的绝对非线性参数的过程说明如下。
即,上述信号处理部130可利用频带滤波器来将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和二次高频成分,并可测定上述基准试片和上述被检查体的相对非线性参数。上述信号处理部130可将上述基本频率成分及上述二次高频成分适用于以下的非线性参数数学式7来测定上述基准试片和上述被检查体的相对非线性参数的值。
数学式7
其中,β为上述(二次)相对非线性参数值,A1为上述基本频率成分的振幅,A2为上述二次高频成分的振幅大小。
接着,如以下数学式8所示,上述信号处理部130通过上述被检查体的上述非线性参数除以上述基准试片的相对非线性参数的运算方法来计算上述基准试片和上述被检查体的相对非线性参数比(ratio)。
数学式8
其中,rβ为相对非线性参数值之比,β0'为基准试片的相对非线性参数值,β'为被检查体的相对非线性参数值。
接着,上述信号处理部130利用所计算的上述相对非线性参数之比和上述基准试片的绝对非线性参数来估算上述被检查体的绝对非线性参数。
此时,如以下数学式9所示,上述信号处理部130通过所计算的上述相对非线性参数之比乘以上述基准试片的绝对非线性参数的运算方法估算上述被检查体的绝对非线性参数。由此,根据本发明的一实施例,可获得作为上述超声波信号的非线性参数的上述估算的被检查体的绝对非线性参数。
数学式9
β=β0·rβ
其中,β为被检查体的绝对非线性参数,β0为绝对非线性参数值,rβ为相对非线性参数值。
上述强度估算部140利用上述线性及非线性弹性系数获得拉伸曲线,并利用上述拉伸曲线估算拉伸强度及屈服强度中的至少一种。
即,上述强度估算部140将上述二次线性弹性系数、上述三次非线性弹性系数及上述四次非线性弹性系数代入以下数学式10中来获得上述拉伸强度,或者,将上述二次线性弹性系数、上述二次非线性参数及上述三次非线性参数代入以下数学式11中来获得拉伸曲线。
数学式10
其中,σ为应力,ε为变形率。并且,E为二次线性弹性系数,F为三次非线性弹性系数,G为四次非线性弹性系数。
数学式11
其中,σ为应力,ε为变形率。而且,β为二次非线性参数,γ为三次非线性参数。
如图4所示,上述强度估算部140可根据上述拉伸曲线的最大值估算上述拉伸强度,可在上述拉伸曲线适用0.2%的偏差来估算上述屈服强度。
上述热化评价部150能够以通过累积上述非线性参数的变化量来计算的累积非线性参数为基础来对上述被检查体的损伤时间点进行评价。
为此,上述信号处理部130可获得基于借助上述超声波接收部120接收的超声波信号的随时间变化的非线性参数,并通过累积上述非线性参数的变化量来计算上述累积非线性参数。
即,上述信号处理部130可将初始非线性参数及上述非线性参数的变化量代入以下的数学式12中来计算上述累积非线性参数。
数学式12
βc=β0十∑|Δβ|
其中,βc为累积非线性参数,β0为初始非线性参数,βΔ为随时间变化的非线性参数的变化量。作为参考,在材料被进行热处理的情况下,可向上述数学式11代入上述数学式12的βc。
即使上述热化评价部150在其他热处理温度中进行高温热化,若上述累积非线性参数(βc)相同,则上述热化评价部150判断为受到相同损伤。由此,可判断材料(被检查体)的损伤程度,可通过上述累积非线性参数评价上述被检查体的损伤时间点。
如图2所示,在本发明一实施例中,测定基于铝合金的热处理时间的非线性参数,如图3所示,求得基于铝合金的热处理时间的非线性参数的试验结果,若相同,则可判断为承受相同的损伤。
由此,上述热化评价部150可判断上述材料(被检查体)的损伤程度,并通过上述累积非线性参数评价上述被检查体的损伤时间点。
上述控制部160可控制本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算装置100,即,上述控制部160可以整体上控制上述超声波发送部110、上述超声波接收部120、上述信号处理部130、上述强度估算部140及上述热化评价部150等的动作。
图5为用于说明本发明一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算方法的流程图。上述方法可通过图1的热化评价及强度估算装置100执行。
参照图5,在步骤510中,上述热化评价及强度估算装置使单频超声波信号向被检查体入射。
接着,在步骤520中,上述热化评价及强度估算装置接收透过上述被检查体或从上述被检查体反射的超声波信号。
接着,在步骤530中,上述热化评价及强度估算装置通过所接收的上述超声波信号的时间间隔计算传播速度。
接着,在步骤540中,上述热化评价及强度估算装置将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频成分来计算非线性参数。
接着,在步骤550中,上述热化评价及强度估算装置利用上述传播速度及上述非线性参数来测定线性及非线性弹性系数。
具体地,参照图6,在步骤610中,上述热化评价及强度估算装置以上述传播速度为基础测定二次线性弹性系数。接着在步骤620中,上述热化评价及强度估算装置可利用二次非线性参数、上述三次非线性参数及上述二次线性弹性系数来测定三次非线性弹性系数及四次非线性弹性系数。
作为另一实施例,参照图7,在步骤710中,上述热化评价及强度检测装置利用基准试片和上述被检查体的相对非线性参数之比和上述基准试片的绝对非线性参数来估算上诉后被检查体的绝对非线性参数。接着在步骤720中,上述热化评价及强度估算装置可利用上述传播速度及上述绝对非线性参数来测定上述线性及非线性弹性系数。
再次参照图5,在步骤560中,上述热化评价及强度估算装置利用上述线性及非线性弹性系数获得拉伸曲线。
接着,在步骤570中,上述热化评价及强度估算装置利用上述拉伸曲线估算拉伸强度和/或屈服强度。
图8为用于说明本发明另一实施例的利用超声波的热化评价及强度估算方法的流程图。上述方法可通过图1的热化评价及强度估算装置100执行。
参照图8,在步骤810中,上述热化评价及强度估算装置使单频超声波信号向被检查体入射。
接着,在步骤820中,上述热化评价及强度估算装置接收透过上述被检查体或从上述被检查体反射的超声波信号。
接着,在步骤830中,上述热化评价及强度估算装置通过所接收的上述超声波信号的时间间隔计算传播速度。
接着,在步骤840中,上述热化评价及强度估算装置将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频率成分并计算非线性参数。
接着,在步骤850中,上述热化评价及强度估算装置累积随时间变化的上述非线性参数的变化量来计算累积非线性参数。
接着,在步骤860中,上述热化评价及强度估算装置以上述累积非线性参数为基础,对上述被检查体的损伤时间点进行评价。
以上,说明了本发明的具体实施例,在不超出本发明的范围内,可进行多种变形。因此,本发明的范围并不局限于上述说明的实施例,本发明的范围通过发明要求保护范围和上述发明要求保护范围的等同技术方案定义。
如上所述,虽然通过限定的实施例和附图说明了本发明,但是本发明并不局限于上述实施例,只要是本发明所属技术领域的普通技术人员,即可从上述记载进行多种修改及变形。因此,本发明的思想仅通过所记载的发明要求保护范围把握,发明要求保护范围的等同或等价变形均属于本发明的思想范畴。
Claims (14)
1.一种利用超声波的热化评价及强度估算装置,其特征在于,包括:
超声波发送部,使单频超声波信号向被检查体入射;
超声波接收部,用于接收透过上述被检查体或从上述被检查体反射的超声波信号;
信号处理部,通过借助上述超声波接收部接收的超声波信号的时间间隔计算传播速度,将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频成分来计算非线性参数,利用上述传播速度及上述非线性参数测定线性及非线性弹性系数;以及
强度估算部,利用上述线性及非线性弹性系数获得拉伸曲线,利用上述拉伸曲线估算拉伸强度及屈服强度中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的利用超声波的热化评价及强度估算装置,其特征在于,
上述信号处理部通过对上述超声波发送部和上述超声波接收部进行控制来测定二次非线性参数、三次非线性参数及二次线性弹性系数,并利用上述二次非线性参数、上述三次非线性参数及上述二次线性弹性系数测定三次非线性弹性系数及四次非线性弹性系数,
上述强度估算部利用上述二次线性弹性系数、上述三次非线性弹性系数及上述四次非线性弹性系数获得上述拉伸曲线,或者利用上述二次线性弹性系数、上述二次非线性参数及上述三次非线性参数获得上述拉伸曲线。
3.根据权利要求1所述的利用超声波的热化评价及强度估算装置,其特征在于,上述信号处理部利用基准试片和上述被检查体的相对非线性参数之比和上述基准试片的绝对非线性参数来估算上述被检查体的绝对非线性参数,利用上述传播速度及上述绝对非线性参数测定上述线性及非线性弹性系数。
4.根据权利要求3所述的利用超声波的热化评价及强度估算装置,其特征在于,上述相对非线性参数之比是通过上述被检查体的相对非线性参数除以上述基准试片的相对非线性参数的运算来计算出的。
5.根据权利要求1所述的利用超声波的热化评价及强度估算装置,其特征在于,上述强度估算部根据上述拉伸强度的最大值估算上述拉伸强度。
6.根据权利要求1所述的利用超声波的热化评价及强度估算装置,其特征在于,上述强度估算部通过在上述拉伸曲线适用0.2%偏差来估算上述屈服强度。
7.根据权利要求1所述的利用超声波的热化评价及强度估算装置,其特征在于,还包括热化评价部,以通过累积上述非线性参数的变化量来计算的累积非线性参数为基础,对上述被检查体的损伤时间点进行评价。
8.根据权利要求7所述的利用超声波的热化评价及强度估算装置,其特征在于,上述信号处理部获得基于借助上述超声波接收部接收的超声波信号的随时间变化的非线性参数,通过累积上述非线性参数的变化量来计算上述累积非线性参数。
9.一种利用超声波的热化评价及强度估算方法,其特征在于,包括如下的步骤:
使单频超声信号向被检查体入射的步骤;
接收透过上述被检查体或从上述被检查体反射的超声波信号的步骤;
通过所接收的上述超声波信号的时间间隔计算传播速度的步骤;
通过将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频成分来计算非线性参数的步骤;
利用上述传播速度及上述非线性参数来测定线性及非线性弹性系数的步骤;
利用上述线性及非线性弹性系数来获得拉伸曲线的步骤;以及
利用上述拉伸曲线估算拉伸强度及屈服强度中的至少一种的步骤。
10.根据权利要求9所述的利用超声波的热化评价及强度估算方法,其特征在于,
上述计算非线性参数的步骤包括如下的步骤:
通过将所接收的上述超声波信号分成基本频率成分和高频成分来计算二次非线性参数及三次非线性参数的步骤,
上述测定线性及非线性弹性系数的步骤包括如下的步骤:
以上述传播速度为基础,测定二次线性弹性系数的步骤;以及
利用上述二次非线性参数、上述三次非线性参数及上述二次线性弹性系数来测定三次非线性弹性系数及四次非线性弹性系数的步骤,
上述获得拉伸曲线的步骤包括如下的步骤:
利用上述二次线性弹性系数、上述三次非线性弹性系数及上述四次非线性弹性系数来获得上述拉伸曲线的步骤;以及
利用上述二次线性弹性系数、上述二次非线性参数及上述三次非线性参数来获得上述拉伸曲线的步骤。
11.根据权利要求9所述的利用超声波的热化评价及强度估算方法,其特征在于,
上述测定线性及非线性弹性系数的步骤包括如下的步骤:
利用基准试片和上述被检查体的相对非线性参数之比和上述基准试片的绝对非线性参数来估算上述被检查体的绝对非线性参数的步骤;以及
利用上述传播速度及上述绝对非线性参数来测定上述线性及非线性弹性系数的步骤。
12.根据权利要求9所述的利用超声波的热化评价及强度估算方法,其特征在于,上述进行估算的步骤包括根据上述拉伸曲线的最大值估算上述拉伸强度的步骤。
13.根据权利要求9所述的利用超声波的热化评价及强度估算方法,其特征在于,上述进行估算的步骤包括在上述拉伸曲线适用0.2%偏差来估算上述屈服强度的步骤。
14.根据权利要求9所述的利用超声波的热化评价及强度估算方法,其特征在于,还包括如下的步骤:
通过累积上述非线性参数的变化量计算累积非线性参数的步骤;以及
以上述累积非线性参数为基础,对上述被检查体的损伤时间点进行评价的步骤。
Applications Claiming Priority (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2014-0064301 | 2014-05-28 | ||
KR1020140064301A KR101543707B1 (ko) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | 초음파를 이용한 강도 추정 장치 및 이의 강도 추정 방법 |
KR10-2014-0122307 | 2014-09-15 | ||
KR1020140122307A KR101594970B1 (ko) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | 초음파 상대 비선형 파라미터를 이용한 초음파 절대 비선형 파라미터 추정 장치 및 방법 |
KR10-2014-0178752 | 2014-12-11 | ||
KR1020140178752A KR101566009B1 (ko) | 2014-05-28 | 2014-12-11 | 누적 초음파 비선형 파라미터를 이용한 열화 평가 장치 및 이의 열화 평가 방법 |
KR10-2015-0053382 | 2015-04-15 | ||
KR1020150053382A KR101656377B1 (ko) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | 초음파를 이용한 열화 평가 및 강도 추정 장치, 그리고 이를 이용한 열화 평가 및 강도 추정 방법 |
PCT/KR2015/004443 WO2015182891A1 (ko) | 2014-05-28 | 2015-04-30 | 초음파를 이용한 열화 평가 및 강도 추정 장치, 그리고 이를 이용한 열화 평가 및 강도 추정 방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106461614A CN106461614A (zh) | 2017-02-22 |
CN106461614B true CN106461614B (zh) | 2019-04-26 |
Family
ID=54699176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201580028624.7A Active CN106461614B (zh) | 2014-05-28 | 2015-04-30 | 利用超声波的热化评价及强度估算装置及方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10775351B2 (zh) |
EP (1) | EP3151001B1 (zh) |
CN (1) | CN106461614B (zh) |
WO (1) | WO2015182891A1 (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105548364B (zh) * | 2015-12-10 | 2018-11-02 | 北京理工大学 | 热障涂层结合强度的高阶非线性参数表征方法 |
KR101717501B1 (ko) * | 2015-12-21 | 2017-03-27 | 한양대학교 산학협력단 | 이종재료의 초음파 상대 비선형 파라미터를 이용한 초음파 절대 비선형 파라미터 추정장치 및 방법 |
WO2017209329A1 (ko) * | 2016-06-03 | 2017-12-07 | 한양대학교 산학협력단 | 고전압 펄서에서 발생되는 초음파 비선형성 측정 방법 |
CN106198744A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-12-07 | 西南石油大学 | 一种层状岩石各向异性单轴抗压强度的预测方法 |
KR101814462B1 (ko) * | 2016-09-07 | 2018-01-04 | 한양대학교 산학협력단 | 초음파를 이용한 항복강도 측정 장치 및 방법 |
CN106841382B (zh) * | 2017-01-23 | 2019-06-14 | 哈尔滨工程大学 | 基于三波耦合互作用非均匀混合介质非线性系数测量方法 |
KR101961267B1 (ko) * | 2017-09-06 | 2019-03-25 | 한양대학교 산학협력단 | 이종재료의 비례 보정계수 산출 및 초음파 상대 비선형 파라미터를 이용한 초음파 절대 비선형 파라미터 추정장치 및 방법 |
MX2020007739A (es) * | 2018-01-24 | 2020-09-25 | Jfe Steel Corp | Metodo de determinacion de matriz elastica y metodo de analisis de vibraciones para nucleo de hierro laminado. |
CN108169330B (zh) * | 2018-03-07 | 2020-09-11 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 基于非线性超声谐波法的混凝土构件轴向应力无损检测的装置和方法 |
CN108508091B (zh) * | 2018-05-23 | 2021-03-02 | 国电锅炉压力容器检验有限公司 | 检测物品劣化参数的方法及装置 |
CN111208196A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-05-29 | 郑州国电机械设计研究所有限公司 | 一种高强度螺栓早期疲劳损伤非线性超声波检测方法 |
DE102020214594A1 (de) | 2020-11-19 | 2022-05-19 | Universität Stuttgart | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Werkstofffestigkeit eines Werkstoffs |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5763446A (en) * | 1980-10-06 | 1982-04-16 | Kawasaki Steel Corp | On-line method of discriminating material of thin steel plate |
JPS63246654A (ja) * | 1987-04-01 | 1988-10-13 | Fujitsu Ltd | 結晶中の不純物濃度測定方法および装置 |
JP2964315B2 (ja) * | 1996-05-21 | 1999-10-18 | 株式会社東洋精機製作所 | 粘弾性体の非線形弾性率の測定装置 |
CN1605862A (zh) * | 2004-11-19 | 2005-04-13 | 南京大学 | 用接触声非线性定量无损检测粘接界面粘接力的方法 |
CN1980606A (zh) * | 2004-06-09 | 2007-06-13 | 株式会社日立医药 | 弹性图像显示方法以及超声波诊断装置 |
CN101650284A (zh) * | 2009-09-15 | 2010-02-17 | 中国地震局地壳应力研究所 | 岩石三阶弹性模量的高精度测定方法 |
CN101806778A (zh) * | 2010-03-05 | 2010-08-18 | 北京工业大学 | 金属材料疲劳早期损伤非线性超声在线检测方法 |
CN103109175A (zh) * | 2010-10-20 | 2013-05-15 | 株式会社爱发科 | 物质的粘弹性系数的测定方法以及物质的粘弹性系数的测定装置 |
CN103713052A (zh) * | 2014-01-03 | 2014-04-09 | 国家电网公司 | 一种采用非线性超声技术测量q345低合金钢屈服强度的方法 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6109108A (en) * | 1995-12-13 | 2000-08-29 | Ebara Corporation | Electromagnetic acoustic transducer EMAT and inspection system with EMAR |
US20040034304A1 (en) * | 2001-12-21 | 2004-02-19 | Chikayoshi Sumi | Displacement measurement method and apparatus, strain measurement method and apparatus elasticity and visco-elasticity constants measurement apparatus, and the elasticity and visco-elasticity constants measurement apparatus-based treatment apparatus |
KR20030066348A (ko) | 2002-02-01 | 2003-08-09 | 에섹 트레이딩 에스에이 | 와이어본더의 보정을 위한 방법 |
KR100497501B1 (ko) | 2002-11-29 | 2005-07-01 | (주)오리엔트전산 | 초음파를 이용한 자동차 엔진용 피스톤 갤러리의 결함탐지방법 및 이에 사용되는 결함탐지 장치 |
US20070016038A1 (en) * | 2005-05-04 | 2007-01-18 | Lynch John E | Ultrasonic method to determine bone parameters |
JP2006343203A (ja) | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Kobe Steel Ltd | 超音波測定方法及び超音波測定装置 |
US7546769B2 (en) | 2005-12-01 | 2009-06-16 | General Electric Compnay | Ultrasonic inspection system and method |
JP4818786B2 (ja) | 2006-04-14 | 2011-11-16 | 新日本製鐵株式会社 | 破断限界取得システム及び方法、破断予測システム及び方法、並びにこれら方法のプログラム及び記録媒体 |
KR101053422B1 (ko) | 2008-12-22 | 2011-08-01 | 주식회사 포스코 | 비선형 초음파 발생을 이용한 강판의 내부결함 검출시스템 및 검출방법 |
KR101082085B1 (ko) | 2009-08-18 | 2011-11-10 | 한양대학교 산학협력단 | 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법 |
BR112012025328B1 (pt) | 2010-04-07 | 2020-02-04 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | método para determinação de fratura, aparelho para determinação de fratura e meio de gravação legível por computador |
KR101191364B1 (ko) | 2010-09-27 | 2012-10-15 | 한양대학교 산학협력단 | 비선형 평가 시스템 및 장치 |
KR101218616B1 (ko) | 2011-04-14 | 2013-01-04 | 원광대학교산학협력단 | 비선형 파라미터 측정을 위한 전달부 교정 방법, 상기 교정 방법을 이용한 교정 장치, 및 상기 교정 방법을 이용한 비선형 파라미터 측정 방법 및 장치 |
KR20120126425A (ko) | 2011-05-11 | 2012-11-21 | 부산대학교 산학협력단 | 초음파를 이용한 스테인리스강의 경도 측정장치 및 방법 |
KR20120139216A (ko) | 2011-06-17 | 2012-12-27 | 전남대학교산학협력단 | 초음파를 이용한 열처리 상태 측정장치 및 방법 |
KR20130017396A (ko) | 2011-08-10 | 2013-02-20 | 주식회사 포스코 | 초음파 센서를 이용한 손상 진단 방법 및 장치 |
KR101257203B1 (ko) | 2011-11-24 | 2013-04-22 | 한양대학교 산학협력단 | 비선형 레이저 표면파를 이용한 미소손상 진단 장치 및 방법 |
JP5957297B2 (ja) | 2012-05-31 | 2016-07-27 | 東京理学検査株式会社 | 欠損探索装置、スキャン装置、および欠損探索方法 |
KR101398776B1 (ko) | 2013-06-04 | 2014-05-27 | 성균관대학교산학협력단 | 노이즈에 강인한 비선형 파라미터 측정 방법 및 시스템 |
KR101452442B1 (ko) | 2013-07-22 | 2014-10-24 | 한양대학교 산학협력단 | 탄성계수 측정 방법 |
US9880133B1 (en) * | 2014-03-05 | 2018-01-30 | Atlas Sensors, LLC | Non-destructive ultrasonic yield strength measurement tool |
-
2015
- 2015-04-30 WO PCT/KR2015/004443 patent/WO2015182891A1/ko active Application Filing
- 2015-04-30 US US15/314,334 patent/US10775351B2/en active Active
- 2015-04-30 EP EP15798761.1A patent/EP3151001B1/en active Active
- 2015-04-30 CN CN201580028624.7A patent/CN106461614B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5763446A (en) * | 1980-10-06 | 1982-04-16 | Kawasaki Steel Corp | On-line method of discriminating material of thin steel plate |
JPS63246654A (ja) * | 1987-04-01 | 1988-10-13 | Fujitsu Ltd | 結晶中の不純物濃度測定方法および装置 |
JP2964315B2 (ja) * | 1996-05-21 | 1999-10-18 | 株式会社東洋精機製作所 | 粘弾性体の非線形弾性率の測定装置 |
CN1980606A (zh) * | 2004-06-09 | 2007-06-13 | 株式会社日立医药 | 弹性图像显示方法以及超声波诊断装置 |
CN1605862A (zh) * | 2004-11-19 | 2005-04-13 | 南京大学 | 用接触声非线性定量无损检测粘接界面粘接力的方法 |
CN101650284A (zh) * | 2009-09-15 | 2010-02-17 | 中国地震局地壳应力研究所 | 岩石三阶弹性模量的高精度测定方法 |
CN101806778A (zh) * | 2010-03-05 | 2010-08-18 | 北京工业大学 | 金属材料疲劳早期损伤非线性超声在线检测方法 |
CN103109175A (zh) * | 2010-10-20 | 2013-05-15 | 株式会社爱发科 | 物质的粘弹性系数的测定方法以及物质的粘弹性系数的测定装置 |
CN103713052A (zh) * | 2014-01-03 | 2014-04-09 | 国家电网公司 | 一种采用非线性超声技术测量q345低合金钢屈服强度的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106461614A (zh) | 2017-02-22 |
WO2015182891A1 (ko) | 2015-12-03 |
US10775351B2 (en) | 2020-09-15 |
EP3151001A1 (en) | 2017-04-05 |
EP3151001A4 (en) | 2018-06-27 |
EP3151001B1 (en) | 2020-03-04 |
US20170191967A1 (en) | 2017-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106461614B (zh) | 利用超声波的热化评价及强度估算装置及方法 | |
Zhang et al. | Nondestructive firmness measurement of differently shaped pears with a dual-frequency index based on acoustic vibration | |
Hitchman et al. | Monitoring attenuation and the elastic properties of an apple with laser ultrasound | |
Macrelli et al. | Piezoelectric transducers for real-time evaluation of fruit firmness. Part I: Theory and development of acoustic techniques | |
EP3168598A1 (en) | Viscoelastic property measuring device and viscoelastic property measuring method | |
Espinosa et al. | Effect of wood anisotropy in ultrasonic wave propagation: A ray-tracing approach | |
Vasighi-Shojae et al. | Ultrasonic based determination of apple quality as a nondestructive technology | |
KR101656377B1 (ko) | 초음파를 이용한 열화 평가 및 강도 추정 장치, 그리고 이를 이용한 열화 평가 및 강도 추정 방법 | |
Abbaszadeh et al. | Prediction of watermelon quality based on vibration spectrum | |
Macrelli et al. | Piezoelectric transducers for real-time evaluation of fruit firmness. Part II: Statistical and sorting analysis | |
Cui et al. | The use of a laser Doppler vibrometer to assess watermelon firmness | |
CN110646119B (zh) | 一种超声波测量轧制金属材料表面应力张量的方法 | |
Moćko | Analysis of the impact of the frequency range of the tensometer bridge and projectile geometry on the results of measurements by the split Hopkinson pressure bar method | |
Krause et al. | Ultrasonic sensor for predicting sugar concentration using multivariate calibration | |
Lei et al. | A novel optimal sensitivity design scheme for yarn tension sensor using surface acoustic wave device | |
Sun et al. | On-line estimation of eggshell strength based on acoustic impulse response analysis | |
Wu et al. | Data-driven time–frequency analysis of nonlinear Lamb waves for characterization of grain size distribution | |
JPH11142354A (ja) | 果実の内部品質評価方法 | |
Dan et al. | Temperature effects compensation strategy for guided wave based structural health monitoring | |
Bushuev et al. | Detecting changes in the condition of a pressure transucer by analysing its output signal | |
Wang et al. | Non-destructive detection of Korla pear stiffness based on acoustic vibration measurement | |
CN106198745B (zh) | 基于反射能量比参量的锚固缺陷长度识别方法 | |
Lu et al. | Evaluation of tomato quality during storage by acoustic impulse response | |
McCarthy et al. | Magnetic resonance imaging and nuclear magnetic resonance spectroscopy | |
CN107271301B (zh) | 一种基于直达波提取的粘弹性材料复杨氏模量测量方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |