本發(fā)明涉及一種檢測裝置，尤其涉及一種基于激振聲學(xué)的物體內(nèi)部缺陷檢測裝置。

背景技術(shù)：

激振聲學(xué)檢測法作為一個全新的缺陷檢測方法，具有檢測效率高、范圍廣、勞動強度低等優(yōu)點，在電力、機械、建筑、制造業(yè)等行業(yè)均有巨大的潛力。傳統(tǒng)的無損檢測技術(shù)可用于檢測和診斷產(chǎn)品缺陷，利用目視技術(shù)或通過掃描成像技術(shù)來尋找被測物體的缺陷。早在上世紀(jì)八十年代，激振聲學(xué)檢測法由俄羅斯科學(xué)家應(yīng)用于電力系統(tǒng)瓷支柱絕緣子缺陷檢測，其原理是通過向絕緣子底部發(fā)射特殊激勵振動波，同時接收其振動反饋波，經(jīng)傅里葉變換分析該反饋波形的頻譜，即可判斷絕緣子是否有裂紋、裂紋大概部位、機械強度是否降低或喪失。聲學(xué)檢測技術(shù)作為一種簡便、準(zhǔn)確的檢測方法，不僅在電力系統(tǒng)絕緣設(shè)備檢測上具有很好的應(yīng)用前景，在工業(yè)生產(chǎn)檢測中也具有非常廣泛的應(yīng)用。美國MODALSHOP公司曾為NASA對構(gòu)成飛行器部件的每一個零件進行質(zhì)量檢測的產(chǎn)品，也是應(yīng)用了共振聲學(xué)檢測法。

傳統(tǒng)掃描法包括磁粉探傷、渦流／電磁測試、超聲波檢測、染料滲透測試、X射線／放射測試和目視檢測法。這些傳統(tǒng)的無損測試方法與共振檢測法的掃描原理有著本質(zhì)的區(qū)別。掃描法由人工操作并且需要操作者的主觀判斷，對于操作者的技術(shù)水平有一定的要求，同時操作者的主觀因素也對檢測結(jié)果有一定的影響。而激振聲學(xué)檢測法是測量待測件的結(jié)構(gòu)頻譜，將該頻譜與標(biāo)準(zhǔn)被測件的結(jié)構(gòu)頻譜進行對比來判斷被測物體是否存在缺陷。該方法是對待測物體整體進行測量，包括結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷和外部缺陷，并給出客觀和定量的檢測結(jié)果。物體的結(jié)構(gòu)頻譜是由物體本身的共振特性決定的，具有獨一無二的、可重復(fù)測量的特性，它是由被測物體的幾何特征和材料屬性共同決定的，是激振檢測技術(shù)的基礎(chǔ)。測試過程中，一次測試就可以測量出一個被測物體的特征頻譜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了在無損的情況下準(zhǔn)確的進行物體內(nèi)部缺陷的檢測，設(shè)計了一種基于激振聲學(xué)的物體內(nèi)部缺陷檢測裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

基于激振聲學(xué)的物體內(nèi)部缺陷檢測裝置由主控CPU、振動發(fā)射器、振動接受器、信號調(diào)理電路、顯示模塊、電池模塊、USB模塊、語音播報模塊等部分構(gòu)成。激振聲學(xué)檢測就是通過給予待測件一個隨機振動，并利用加速度傳感器“聽取”其聲學(xué)響應(yīng)?？煽氐碾S機振動在頻域上是一條平坦的能量譜，加速度傳感器實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的接觸式測量。輸入能量在待測件的固有頻率點被“放大”和輻射，并被加速度傳感器采集。

所述的振動發(fā)射器選取了特殊的陶瓷片，該陶瓷屬于超聲波電機材料，通過LabVIEW對該材料進行掃描可以看到振幅突變位置大約在24kHz左右，由此可知在測量范圍f1 kHz一10kHz)內(nèi)，該振子不會發(fā)生諧振。激振子結(jié)構(gòu)采用多片陶瓷并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并將在振動方向上疊加，以增強激振力。發(fā)射器前端采用錐形結(jié)構(gòu)探頭，該結(jié)構(gòu)探頭可將聲波振動放大，并可接觸到不易測量的位置。振動接收探頭的結(jié)構(gòu)與其相同，也有一個錐形探頭，該結(jié)構(gòu)與發(fā)射探頭對稱，使得接收的信號可以抵消發(fā)射信號經(jīng)探頭放大產(chǎn)生的干擾，設(shè)備采用壓電式加速度傳感器，靈敏度高達1.294pc/m·s^一2，振動經(jīng)加速度傳感器轉(zhuǎn)換成電荷信號后送人電荷放大電路，通過RC放大后送入可調(diào)節(jié)式信號調(diào)理電路。

所述的信號調(diào)理電路包括：電荷放大、帶通濾波、電壓抬升。電荷放大電路把微弱的電荷信號放大成電壓信號,運算放大電路選擇AD823；由低通濾波電路和高通濾波電路組合的帶通濾波電路，設(shè)備用通帶頻率為1—10kHz；采用電壓抬升方法為使A／D轉(zhuǎn)換輸入達到合理區(qū)間，利用運放將電壓抬升到1.5V，同時增加了數(shù)字電位器的設(shè)計，可實現(xiàn)對抬升電位的靈活調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的有益效果是：

本文設(shè)計并制作了一套基于激振聲學(xué)的物體內(nèi)部缺陷檢測裝置，實驗測得結(jié)果和仿真得到的結(jié)果一致，證明了該裝置測量結(jié)果準(zhǔn)確，速度快，存儲數(shù)據(jù)量大，為無損檢測在實際應(yīng)用中的推廣提供了一個很好的平臺。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是電荷放大電路原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，基于激振聲學(xué)的物體內(nèi)部缺陷檢測裝置由主控CPU、振動發(fā)射器、振動接受器、信號調(diào)理電路、顯示模塊、電池模塊、USB模塊、語音播報模塊等部分構(gòu)成。系統(tǒng)采用內(nèi)核為Cotex—M3的LPCI768芯片作為MCU，設(shè)備由磁簧開關(guān)觸發(fā)啟動電路，使MCU開始工作，初始化完成后LPCI768發(fā)出白噪聲PWM波，經(jīng)過整流、濾波、放大后，再由功放電路驅(qū)動振動發(fā)射器發(fā)出聲波振動；振動接收器接收信號后將電荷轉(zhuǎn)化為電壓信號，再通過A／D轉(zhuǎn)換后存儲到TF卡中；分析數(shù)據(jù)時將數(shù)據(jù)導(dǎo)人到上位機，通過頻譜分析得到待測物體的頻域曲線；將每個待測件的頻域曲線與標(biāo)準(zhǔn)頻域曲線進行對比，分析其一致性，標(biāo)準(zhǔn)頻域曲線是來自于已知合格件的測試曲線。共振頻率表現(xiàn)為頻譜曲線上各個峰值，合格件頻譜曲線的各個峰值在幅度和頻率上與標(biāo)準(zhǔn)頻域曲線是一致的。頻譜曲線上峰值的幅度和頻率差異都意味著該待測件與合格件有差異。簡而言之，激振聲學(xué)檢測就是通過給予待測件一個隨機振動，并利用加速度傳感器“聽取”其聲學(xué)響應(yīng)。可控的隨機振動在頻域上是一條平坦的能量譜，加速度傳感器實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的接觸式測量。輸入能量在待測件的固有頻率點被“放大”和輻射，并被加速度傳感器采集。

如圖2所示，電荷放大電路把微弱的電荷信號放大成電壓信號。運算放大電路選擇AD823，是雙通道、精密、16MHz帶寬和高增益的放大器；反饋電容C32決定了電荷轉(zhuǎn)電壓輸出的大小以及電荷放大的頻率響應(yīng)特性，電容性能的好壞直接決定著電荷放大器是否穩(wěn)定，此處反饋電容C32設(shè)定為100pF；反饋電阻主要是抑制反饋電容引起的零點漂移．由電荷放大器的下線截止頻率町知，在C32一定情況下，要保證下限截止頻率，反饋電阻尺38必須盡可能大，經(jīng)過多次試驗驗證．此處設(shè)定為100MQ較合適。