聲發(fā)射試驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)名稱聲發(fā)射源的定位、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握SDAE臚發(fā)射檢測(cè)儀的基本操作。2、了解聲發(fā)射源定位的基本原理。、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：SDAES1r發(fā)射檢測(cè)儀鋼板SR150A傳感器前置放大器鉛筆耦合劑10_二3卡PdfijA三、實(shí)驗(yàn)原理1、SDAES1r發(fā)射檢測(cè)儀2、基本原理將幾個(gè)壓電換能器按一定的幾何關(guān)系防止在固定點(diǎn)上，組成換能器陣，測(cè)定聲源的聲波傳播到各個(gè)換能器的相對(duì)時(shí)差，將這些相對(duì)時(shí)差代入滿足該幾何關(guān)系的一組方程求解，便可以得到缺陷的位置坐標(biāo)。設(shè)板狀構(gòu)件中（x,y）位置有一個(gè)聲發(fā)射源釋放彈性波，該波的速度v在平板中傳播，其波前相當(dāng)于一個(gè)圓。在聲發(fā)射源周圍任意布置1#、2#、3#三個(gè)換能器，其位置為（xc

2、y、（X2,y2）、（X3,y3）。圖2-1假設(shè)彈性波先到達(dá)1#換能器，相繼到達(dá)2#和3#換能器，1#和2#、3#的時(shí)間差為3、t13,分別以2#和3#換能器的位置為圓心，以t12v和t13v為半徑作兩個(gè)圓，然后再作第三個(gè)圓，過1#換能器，并與2#、3#圓相切，則此圓心就是聲發(fā)射源的位置。2.1 一維源定位（又稱線定位）原理在一維空間中，確定聲發(fā)射源位置坐標(biāo)的直線定位法（能確定焊縫上的缺陷位置）。兩個(gè)換能器1#和2#,坐標(biāo)分別為（c,0）和（c,0）,某一聲源聲發(fā)射信號(hào)到達(dá)換能器時(shí)的時(shí)差為t,材料中的聲速為v,則聲發(fā)射源到兩個(gè)換能器的距離之差為：(3-1)2avt那么聲源的位置滿足以兩個(gè)換能器

3、為焦點(diǎn)，以2a為頂點(diǎn)距離的雙曲線方(3-2)若聲發(fā)射源在兩個(gè)換能器之間（即x軸上），此時(shí)，y0（cxc）,解方程得xa當(dāng)聲發(fā)射信號(hào)先到1#換能器，則xa,反之，xa。只要測(cè)出t2avt,Vta，就知道聲源的位置。22.2 二維源定位（又稱面定位）一般情況下，確定聲源的位置是在平面區(qū)域，因此，把換能器分成組，有規(guī)則的按裝在被測(cè)試的構(gòu)件上，這種規(guī)則的排列稱為陣列。2.2.1 方形陣列4個(gè)換能器分成兩組，一組在x軸對(duì)稱位置放置1#和2#,坐標(biāo)分別為（c,0）和（c,0）,另一組在y軸對(duì)稱位置放置3#和4#,坐標(biāo)分別為（f,0）和（f,0）,則聲發(fā)射源P與1#和2#換能器的距離之差2a為:(3-4)2

4、avt12其中,S為信號(hào)到1#和2#的時(shí)差。(3-5)P與3#和4#換能器的距離之差2e為:2evt34其中，t34為信號(hào)到3#和4#的時(shí)差。圖2-3則兩組換能器分別滿足的雙曲線方程為：222今2y21和烏acae2x122fe(3-6)聲源在兩個(gè)雙曲線的焦點(diǎn)上，解這兩個(gè)聯(lián)立方程，得222cae222cae222afe222xca一2a(3-7)x和y的正負(fù)號(hào)取決于信號(hào)到達(dá)換能器的次序,對(duì)于第一組換能器，如果先到2#,則x取正，對(duì)于第二組換能器，如果先到3#,則y取正，此時(shí)，P點(diǎn)在第一象限。以此類推:#一#一先到1,則x取負(fù)，先到3,則y取正，此時(shí)P點(diǎn)在第二象限；先到1,則x取負(fù)，先到4#,則

5、y取負(fù)，此時(shí)P點(diǎn)在第三象限；先到2#,則x取正，先到4#,則y取負(fù)，此時(shí)P點(diǎn)在第四象限。2.2,2等邊三角形陣列將四個(gè)換能器布置成等邊三角形陣列，0#換能器在中心，并作為原點(diǎn)坐標(biāo),邊長為2S,則(3-8)A2B信號(hào)先到0#,其他三個(gè)換能器接到信號(hào)與0#的時(shí)差為3、t2、t3,相對(duì)于0#的距離差分別為1vti、2Vt2、3Vt3。圖2-4可得方程組如下：222xyr222xSyB1r222xSyB2r222xyA3r整理后，得：一2422Sx2By21r12-S224-92Sx2By22r22-S22422Ay23r:；S2(3-9)(3-10)利用矩陣解法，解得:其中,-1-28,32S3解得:4S2421-3S24q22-4s-4s2-2-4S23-4s24Sy只要測(cè)出波速V,三角形的邊長-S232S(3-11)2s和三組時(shí)差，就可以確定聲源的位置。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按圖2-2布置傳感器，用斷鉛模擬聲發(fā)射，記錄聲傳播到達(dá)各號(hào)傳感器的時(shí)間2、按圖2-3布置傳感器，用斷鉛模擬聲發(fā)射，記錄聲傳播到達(dá)各號(hào)傳感器的時(shí)間3、按圖2-4布置傳