基于激光超声的TA2钛合金屈服强度无损检测方法及系统

本发明涉及激光超声无损，特别涉及一种基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法及系统。

背景技术：

1、ta2钛合金因其优异的比强度、耐腐蚀性和生物相容性，在航空航天、海洋工程及生物医疗等领域的核心承载部件中得到广泛应用。屈服强度作为评价材料力学性能的关键指标，直接决定了构件的服役安全和寿命。对于ta2钛合金这类多晶金属材料，其屈服强度与晶粒尺寸密切相关（遵循hall-petch关系），准确评估屈服强度对于材料筛选、工艺优化及在役安全评估具有决定性意义。

2、目前已有多种材料性能检测方法，包括电磁检测、声学检测及图像检测等，但上述方法在实际应用中仍存在一定局限性，例如检测过程复杂、对检测环境要求较高或难以实现非接触检测等问题，难以满足复杂工况下对材料性能快速、无损评估的需求。传统超声检测方法通常需要耦合介质，在高温或复杂工况下应用受限。

3、因此，现有的检测技术手段无法满足工业生产中对ta2钛合金构件屈服强度进行快速、原位、非破坏性评估的迫切需求。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的依赖破坏性试验、检测过程复杂、难以实现在线检测的技术问题，本发明实施例提供了一种基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法及系统。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法，该方法包括：获取ta2钛合金待检样品的原始激光超声信号；对所述原始激光超声信号进行预处理，得到预处理后的信号；根据所述预处理后的信号，计算超声衰减系数；根据所述超声衰减系数以及预构建的超声衰减系数与屈服强度之间的第一映射关系，得到所述待检样品的屈服强度；其中，所述第一映射关系由超声衰减系数与平均晶粒尺寸之间的第二映射关系、以及平均晶粒尺寸与屈服强度之间的第三映射关系耦合所得。

3、另一方面，提供了一种基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测系统，该系统包括信号采集模块和信号处理模块；所述信号采集模块用于采集ta2钛合金待检样品的原始激光超声信号；所述信号处理模块包括：数据获取单元，用于获取原始激光超声信号；预处理单元，用于对所述原始激光超声信号进行预处理，得到预处理后的信号；衰减系数计算单元，用于根据所述预处理后的信号，计算超声衰减系数；以及屈服强度预测单元，用于根据所述超声衰减系数以及预构建的超声衰减系数与屈服强度之间的第一映射关系，得到所述待检样品的屈服强度；其中，所述第一映射关系由超声衰减系数与平均晶粒尺寸之间的第二映射关系、以及平均晶粒尺寸与屈服强度之间的第三映射关系耦合所得。

4、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：通过获取ta2钛合金待检样品的原始激光超声信号，对原始信号进行预处理后计算超声衰减系数，再利用预构建的超声衰减系数与屈服强度之间的第一映射关系直接输出屈服强度，实现了对ta2钛合金屈服强度的非接触式、无损检测；与传统的拉伸试验相比，本发明无需破坏试样，可实现在役构件的性能评估；与金相分析法相比，本发明无需复杂的制样过程，检测效率高；本发明通过将超声衰减特性与材料微观组织参数相结合，构建具有物理意义的关系模型，避免了传统纯数据驱动方法对大量训练数据的依赖，提高了模型的稳定性及可解释性，具有良好的工程应用前景。

1.一种基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法，其特征在于，对所述原始激光超声信号进行预处理，得到预处理后的信号，包括：

3.根据权利要求2所述的基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法，其特征在于，对所述原始激光超声信号进行去噪处理，得到去噪后的信号，包括：

4.根据权利要求2所述的基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法，其特征在于，所述去趋势处理包括：采用多项式拟合方法对所述去噪后的信号进行拟合，并根据模型选择准则自适应确定拟合阶数，将所述去噪后的信号减去拟合得到的趋势项，得到去趋势后的信号；

5.根据权利要求1所述的基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法，其特征在于，根据所述预处理后的信号，计算超声衰减系数，包括：

6.根据权利要求5所述的基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法，其特征在于，根据所述频谱幅值与传播路径长度，计算所述超声衰减系数，包括：

7.根据权利要求1所述的基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法，其特征在于，所述第一映射关系通过以下步骤预构建：

8.根据权利要求7所述的基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测方法，其特征在于，所述第二映射关系采用声散射衰减模型、或晶粒尺寸-超声衰减经验模型、或基于数据驱动的回归模型所建立；所述第三映射关系采用hall-petch关系模型、或细晶强化模型、或晶粒尺寸-屈服强度经验模型所建立。

9.一种基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测系统，其特征在于，所述系统包括信号采集模块和信号处理模块；

10.根据权利要求9所述的基于激光超声的ta2钛合金屈服强度无损检测系统，其特征在于，所述信号采集模块包括：