激光超声时频参数对裂纹试件的温度检测

摘要

为了实现对高温工作环境下含表面裂纹试件的温度测量，提出了利用激光超声瑞利波的时、频参数实现表面裂纹试件温度测量的新思路。采用稳态解作为瞬态初始值的温度加载方法，建立了293.15～743.15 K温度范围内结构钢的表面裂纹试件模型，分析了激光超声瑞利波与表面裂纹的相互作用。在时域上，利用瑞利反射、透射波的归一化峰值来定义反射率、透射率这两个时域参数，得出反射率和透射率都与温度成线性增长关系，反射率和透射率随温度的变化率分别为1.45×10^-3 dB·K^-1和2.3×10^-3 dB·K^-1；在频域上，提出了瑞利波的小波时频分析（TFA）分布下超声能量强度的特征极值点关系法，得出在特征频率为2.4 MHz时，能量强度的特征极值随温度的线性增长率为2.56×10^-4 dB·K^-1；实验分析证明了仿真结果的可行性。时、频域的研究结果结合实验分析表明，利用时、频参数与温度的线性关系和变化率，可实现表面含裂纹的试件的温度测量表征。

关键词

激光超声 / 时频参数 / 稳态解 / 温度检测 / 小波TFA分布 / 能量强度