超声Lamb波的激励及频率调谐 - 图文

江苏科技大学本科毕业设计（论文）

正确性并对接收到的Lamb波进行模式识别，实验通过波速法研究了铝板中Lamb波的频率-群速度变化关系并与理论值比较。图5.8给出了铝板中Lamb波的S0模式和A0模式在不同激励频率下理论群速度与实验测得的群速度的比较。从图中可以看到，虽然理论群速度值和实验群速度值有微小的差别，但其随激励频率变化的趋势大体相似。

Group Velocity Cg (mm/us)76 S0 Theoretical Value S0 Experimental result

5 4

A0 Theoretical Value A0 Experimental result32

1050 100Frequency f (kHz/us)150200

图5.8 铝板中Lamb波的群速度(包括S0模式和A0模式的理论值和实验值) Fig. 5.8 The group velocity of Lamb waves in aluminium plate (including theoretical value and

experimental result of S0 mode and A0 mode)

1.00.8Excitation Signal:Gaussian Modulationthree-step waveform 100

S0 A0Voltage Amplitude (v)0.6(a)

0.40.20.0020406080120140160180200 Frequency (kHz)31

江苏科技大学本科毕业设计（论文）

1.00.8Excitation Signal:Gaussian Modulationfive-step waveform S0 A0Voltage Amplitude (v)0.6(b)

0.40.20.0020406080100120140160180200Frequency (kHz)

1.00.8Excitation Signal:Hamming Modulationthree-step waveform S0 A0Voltage Amplitude (v)0.60.40.20.0020406080100120140160180200Frequency (kHz)

32

(c)

江苏科技大学本科毕业设计（论文）

1.00.8Excitation Signal:Hamming Modulationfive-step waveform So A0Voltage Amplitude (v)0.60.40.20.0020406080100120140160180200Frequency (kHz)

1.00.8Excitation Signal:Hanning Modulationthree-step waveform S0 A0Voltage Amplitude (v)0.60.40.20.0020406080100120140160180200Frequency (kHz)

33

(e)

(d)

江苏科技大学本科毕业设计（论文）

1.00.8Excitation Signal:Hanning Modulationfive-step waveform S0 A0Voltage Amplitude (v)0.60.40.20.0020406080100120140160180200Frequency (kHz)

图5.9 铝薄板中S0模式及A0模式幅值随激励频率的变化关系（a. 高斯调制三步波; b. 高斯调制五步波; c. 海明窗调制三步波; d. 海明窗调制五步波; e. 汉宁窗调制三步波; f. 汉宁窗调制五步波） Fig. 5.9 The voltage amplitude of S0 and A0 mode in thin aluminium plate depending on different excitation frequency (a. Gaussian Modulation three-step waveform; b. Gaussian Modulation five-step waveform; c. Hamming Window Modulation three-step waveform; d. Hamming Window Modulation five-step waveform; e. Hanning Window Modulation three-step waveform; f. Hanning Window Modulation five-step waveform)

图5.9给出了采用不同激励信号时，不同激励频率下各向同性铝薄板中Lamb波S0模式和A0模式的幅值变化关系。图5.9a-图5.9b分别表示激励信号为Gaussian调制三步波和五步波时的幅值-频率变化关系；图5.9c-图5.9d分别表示激励信号为Hamming窗调制三步波和五步波时的幅值-频率变化关系；图5.9e-图5.9f分别表示激励信号为Hanning窗调制三步波和五步波时的幅值-频率变化关系。从各幅值-频率变化关系曲线中可以看到：随着激励频率的变化（10~200kHz之间），各种激励信号激励出的Lamb波S0模式和A0模式幅值均有较大的变化，且约在120kHz时达到最大值，信号强度约在0.5 ~0.75v之间；在相同激励频率下，各种激励信号激励出的Lamb波S0模式和A0模式幅值均有较大的差异，其中在20~60kHz之间和100~150kHz之间有非常明显的差异，最大幅值差分别为0.16v和0.26v；在相同窗口调制的激励信号条件下，激励信号为

34

(f)