聲速測量結果見表11-1。比較發現,最初采用RUS法在假設各向同性的情況下得到的聲速與其他方法獲得的結果不同。接下來在假設材料爲正交對稱情況下,利用RUS法測量了厚度方向上的聲速,其結果與其他方法得到的很相似,因爲脈沖回波法和截止頻率法屬于在厚度方向上測量聲速的檢測技術。分析認爲,采用RUS法可以測量各向異性材料的聲速;超聲脈沖回波法需要高頻探頭來測量薄板中的聲速;截止頻率法可以很容易測得薄板中的聲速。
改變入射角,測量從鉻鎳合金600板反射的LLW。在所有入射角度上觀察了反射的LLW。對應的時域波形及其頻譜如圖11-8~圖11-10所示。圖11-8是由1MHz探頭在入射角爲13°時得到的反射LLW信號。在該信號中可觀察到3種不同模態。A模態出現在入射角10°~45°之間,且沒有表現出頻散特性。通過移動探頭入射點位置,測得群速度爲5360m/s,與板中的准縱波聲速5280m/s很相似。因此可以認爲模態A是板中的准縱波。當入射角爲13°時,按照式(11-1)計算,板中蘭姆波的相速度爲6670m/s。從圖11-8頻譜中可得,蘭姆波B模態和C模態對應的頻率分別爲2.90MHz和3.08MHz。與圖11-11中的頻散曲線比較,圖11-8中的峰值頻率2.90MHz和3.08MHz分別對應于蘭姆波的A1和S1模態。
圖11-9是2.25MHz探頭在入射角爲18°時得到的反射LLW信號的時域波形及其頻譜。反射頻波形表明低頻成分先到達,事實上,這種現象對應著典型的S0模態蘭姆波的頻散特性。該模態下相速度爲4850m/s,峰值頻率爲1.90MHz。與上面的分析相似,圖11-9中的峰值頻率1.90MHz與蘭姆波S0模態相對應。
圖11-10是5MHz探頭在入射角爲16.5°時得到的反射LLW信號的時域波形、頻譜及其時-頻圖。從時域圖中可以看到兩個清晰的波包,而在頻譜圖中則有三個明顯的峰值。因爲入射角爲16.5°,板中蘭姆波模態的相速度爲5280m/s,根據圖11-10可以推測蘭姆波模態的頻率分別爲1.78MHz、3.71MHz和5.16MHz。從時頻分析結果中,如圖11-10中顯示的短時傅裏葉變換(STFT),可以得到更多有關LLW模態的信息。STFT也顯示出三個清晰的模態。首先到達的模態(STFT中幅度小,頻率最低)認爲是S0模態;第二個到達的模態(STFT中幅度最大,頻率最高)是S1模態;第三個到達的模態(STFT中幅度居中,頻率也居中)則爲A1模態。到達順序與各模態的群速度順序一致,換句話說,哪個模態的群速度越快,則越早到達。時頻分析表明,圖11-10中的峰值頻率1.78MHz、3.71MHz和5.16MHz,分別對應于蘭姆波模態的S0、A1和S1模態。
从5°~60°,以0. 1°的步进改变入射角,获得不同角度下的反射LLW。为了得到频散关系,将峰值频率和入射角折算成频厚积(频率x厚度)和相速度。结果如图11-11所示。兰姆波理论频散曲线是由超声波脉冲回波法测得的声速计算得来的。由于本研究中被测板材的各向异性不是很明显,因此在计算频散曲线中假设其为各向同性。由图11-11可以看出,LLW法获得的频散曲线与理论计算结果整体上符合较好。局部符合不好可能是由于板的各向异性引起的。
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