超薄弹性层低频超声频域定征方法

本文提出一种定量无损估计超薄弹性层声速、厚度和密度参数的低频超声波频域定征方法。这里“超薄”的概念是指材料厚度远小于材料中声波波长，导致在时域上材料前后界面的多次回波信号相互混迭。本文采用超声纵波垂直入射超薄层材料，分析了水浸耦合和耦合剂耦合两种情况下，材料反射波和透射波的组成，定义和推导了材料的反射与透射传递函数，提出了在最小二乘误差意义上分别使用材料传递函数幅度谱、相位谱和复谱对各参数进行反向估计的算法，分析了影响估计准确性的各种因素，研究了灵敏度函数在误差传递中的意义。实验结果表明该方法能够对厚度小于百分之一声波波长的超薄弹性层进行无损定征。

低频多模式超声兰姆波超薄弹性层定征方法

提出了用低频多模式超声兰姆波定征方法来估计超薄弹性层的纵波声速、横波声速、厚度和密度等参数。这里“超薄”是指材料厚度 h 远小于材料中的声波波长λ,由此导致在时域上材料前后界面的各次回波信号相互混迭。文中采用水浸耦合方式,结合空间波场设计和泄漏兰姆波频域分析方法获取了材料零阶对称与反对称模式兰姆波色散曲线,并以色散特性为基础的零阶对称模式兰姆波定征方法、简化方法、零阶反对称模式兰姆波定征方法和最小二乘意义下以材料色散曲线为基础的反向算法对材料进行了参数估计。文中分析了影响估计准确性的各种因素,研究了低频多模式超声兰姆波定征方法对各材料参数的灵敏度及其在误差传递中的意义。实验结果表明,该方法能够准确估计厚度小到26μm

应用超声相对传递函数的超薄弹性层速度测量法

常规的超声速度测量方法受信号脉冲长度的限制,在测量单层和多层复合材料时只适用于测量厚度与声波在介质中波长相比拟的弹性层。基于单一薄弹性层相对反射传递函数,提出一种频域定量超声波无损薄层材料声速测量的新方法。采用以水浸单层相对反射传递函数幅值谱、相位谱和复谱为基础在最小二乘误差意义上的反向算法对超薄弹性层的纵波声速进行定征,并进一步分析了影响定征准确性的各种因素,研究了水浸相对反射传递函数对纵波速度灵敏度函数在误差传递中的意义。实验结果验证了该方法的有效性。

用超声相对传递函数定征超薄弹性层的密度

密度是表征物质性质的一个重要声学参数。基于超薄弹性层相对反射传递函数,提出一种超薄弹性层定量无损密度测量的超声频域定征方法。采用以水浸单层相对反射传递函数幅值谱、相位谱和复谱为基础在最小二乘误差意义上的反向算法对超薄弹性层的密度进行定征,并进一步分析了密度变化时反射传递函数的变化,研究了水浸相对反射传递函数对密度的灵敏度函数在误差传递中的意义。实验结果表明定征方法是有效的。