复合材料及制备方法、元件、换能器、检测系统及方法

1.本技术涉及缺陷检测技术领域，特别是涉及一种复合材料及制备方法、元件、换能器、检测系统及方法。


背景技术：

2.磁致伸缩导波检测是一种能实现长距离、无接触的新兴无损检测技术，在管道、铁轨等工件的无损检测领域的应用前景受到广泛关注。超声导波衰减小、传播距离远的特点使得超声导波检测技术的检测效率高，具有实时在线检测、监测工件内部状况的技术潜力。
3.目前，磁致伸缩导波检测技术常采用ni带或fecov带产生超声导波信号，实现对工件的无损检测。但是ni和fecov的磁致伸缩系数低，对应的导波换能器换能效率低，导致了目前磁致伸缩导波检测技术对激励端的功率要求高，而接收端所能接收到的信号强度低，因此限制了导波检测的检测距离。


技术实现要素：

4.本技术提供一种复合材料及制备方法、元件、换能器、检测系统及方法，采用磁致伸缩复合材料，有效提高了磁致伸缩复合材料的换能效率，提高了导波检测的检测距离。
5.第一方面，本技术提供了一种磁致伸缩复合材料。按重量份计，该磁致伸缩复合材料包括：
6.铽镝铁合金颗粒30-70份，铽镝铁合金颗粒的粒径为5μm-300μm，环氧树脂20-30份，偶联剂0.3-0.7份，消泡剂0.2-0.3份，以及固化剂。
7.在其中一个实施例中，铽镝铁合金颗粒的化学组成为tb
x
dy
1-x
fey，其中，0.27≤x≤0.4，1.8≤y≤2。
8.在其中一个实施例中，磁致伸缩复合材料还包括增强材料；按重量份计，增强材料为10份。
9.在其中一个实施例中，偶联剂为聚二甲基硅氧烷。
10.第二方面，本技术还提供了一种制备方法，用于制备如第一方面或第一方面的任一实施例所述的磁致伸缩复合材料。该制备方法包括：
11.将铽镝铁合金颗粒加入预先制备的混合溶液中，静置第一预设时长后滤除溶液，得到表面处理后的铽镝铁合金颗粒；铽镝铁合金颗粒30-70份，铽镝铁合金颗粒的粒径为5μm-300μm；
12.对表面处理后的铽镝铁合金颗粒进行后处理，得到混合物；
13.将混合物在预设磁场、预设压力和预设温度下进行固化处理，经过第二预设时长后得到预设形状的磁致伸缩复合材料。
14.在其中一个实施例中，制备方法还包括：将偶联剂和乙醇溶液混合，得到混合溶液；偶联剂0.3-0.7份。
15.在其中一个实施例中，对表面处理后的铽镝铁合金颗粒进行后处理，得到混合物，
包括：将表面处理后的铽镝铁合金颗粒、环氧树脂、固化剂和消泡剂进行混合处理，得到预混合物；消泡剂0.2-0.3份；将预混合物放置于成型模具后，将成型模具在10-3
pa-10-1
pa的真空条件下进行除泡处理，经过第三预设时长后得到混合物。
16.在其中一个实施例中，预设形状包括圆柱、圆筒、半圆筒以及平板中的至少一种。
17.第三方面，本技术还提供了一种磁致伸缩功能元件。该磁致伸缩功能元件包括如第一方面或第一方面的任一实施例所述的磁致伸缩复合材料。
18.第四方面，本技术还提供了一种导波换能器。该导波换能器包括如第三方面所述的磁致伸缩功能元件。
19.在其中一个实施例中，导波换能器还包括：感应线圈组、永磁体、簧片以及外壳。
20.在其中一个实施例中，感应线圈组包括多个感应线圈；相邻感应线圈的缠绕方向相反，每一感应线圈的长度相同且等于导波信号的半波长；导波信号为磁致伸缩功能元件在待测工件中产生的。
21.第五方面，本技术还提供了一种导波检测系统。该导波检测系统包括：激励电路、接收检测电路以及如第四方面或第四方面的任一实施例所述的导波换能器。
22.接收检测电路，用于控制激励电路产生激励信号；
23.导波换能器，用于基于激励信号在待测工件中产生导波信号，并基于待测工件返回的回波信号生成感应电信号；
24.接收检测电路，还用于接收感应电信号，并基于感应电信号进行识别处理，得到缺陷检测结果。
25.在其中一个实施例中，导波换能器还包括：感应线圈组和磁致伸缩功能元件；感应线圈组，用于基于激励信号产生交变磁场；磁致伸缩功能元件，用于基于交变磁场产生导波信号，并接收待测工件返回的回波信号；感应线圈组，还用于将磁致伸缩功能元件接收到的回波信号转换成感应电信号。
26.在其中一个实施例中，激励电路包括：信号源、运算放大电路、功率放大电路以及阻抗匹配电路；信号源，用于产生固定频率的脉冲信号；运算放大电路，用于对脉冲信号进行放大处理；功率放大电路，用于对放大处理后的脉冲信号进行功率放大处理，得到激励信号；阻抗匹配电路，用于将激励信号传输至感应线圈组。
27.在其中一个实施例中，接收检测电路包括：微弱信号放大电路，带通滤波电路、数据采集电路和检测电路；微弱信号放大器，用于对感应电信号进行放大处理；带通滤波电路，用于对放大处理后的感应电信号进行滤波处理，得到反馈信号；数据采集电路，用于将反馈信号传输至检测电路；检测电路，用于根据反馈信号进行识别处理，得到缺陷检测结果。
28.第六方面，本技术还提供了一种导波检测方法，应用于如第五方面或第五方面的任一实施例所述的导波检测系统。该导波检测方法包括：
29.产生激励信号；
30.基于激励信号在待测工件中产生导波信号，并基于待测工件返回的回波信号生成感应电信号；
31.基于感应电信号进行识别处理，得到缺陷检测结果。
32.本技术提供一种复合材料及制备方法、元件、换能器、检测系统及方法，采用基于
铽镝铁合金颗粒和聚合物制备而成的磁致伸缩复合材料，提高了磁致伸缩复合材料的磁致伸缩系数，有效提高了磁致伸缩功能元件的换能效率，从而提高了导波检测的检测距离。进一步的，基于铽镝铁合金颗粒和聚合物制备而成的磁致伸缩复合材料的电阻率有效提高，从而降低了磁致伸缩功能元件在高频磁场下的涡流效应，提高了缺陷检测的准确率。而且，磁致伸缩复合材料的脆性较低，易于机械加工为和待测工件外形贴合的磁致伸缩功能元件，进一步提高了缺陷检测的准确率。
附图说明
33.图1为一个实施例中的导波检测示意图；
34.图2为一个实施例中磁致伸缩复合材料制备方法的流程示意图；
35.图3a为一个实施例中成型模具的结构示意图之一；
36.图3b为一个实施例中成型模具的结构示意图之二；
37.图4为一个实施例中磁致伸缩复合材料制备方法的另一流程示意图；
38.图5a为一个实施例中导波换能器的结构示意图之一；
39.图5b为一个实施例中导波换能器的结构示意图之二；
40.图6a为一个实施例中导波换能器的另一结构示意图之一；
41.图6b为一个实施例中导波换能器的另一结构示意图之二；
42.图7为一个实施例中导波检测系统的结构示意图；
43.图8为一个实施例中激励信号的波形示意图；
44.图9为一个实施例中回波信号的波形示意图；
45.图10为一个实施例中激励电路的结构示意图；
46.图11为一个实施例中接收检测电路的结构示意图；
47.图12为一个实施例中导波检测方法的流程示意图。
48.附图标记说明：
49.1-型芯，2-型腔，3-电磁线圈，4-电热丝和热电偶，10-导波检测系统，20-激励电路，30-接收检测电路，40-导波换能器，21-信号源，22-运算放大电路，23-功率放大电路，24-阻抗匹配电路，31-微弱信号放大电路，32-带通滤波电路，33-数据采集电路和，34-检测电路，41-磁致伸缩功能元件，42-感应线圈组，43-永磁体，44-簧片以及，45-外壳，46-顶盖，47-螺钉。
具体实施方式
50.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
51.目前，磁致伸缩导波检测技术常采用ni带或fecov带产生超声导波信号，实现对工件的无损检测。但是ni和fecov的磁致伸缩系数低，对应的导波换能器换能效率低，导致了目前磁致伸缩导波检测技术对激励端的功率要求高，而接收端所能接收到的信号强度低，因此限制了导波检测的检测距离。
52.基于此，本技术提供一种复合材料及制备方法、元件、换能器、检测系统及方法，采
用磁致伸缩复合材料，有效提高了磁致伸缩复合材料的换能效率，提高了导波检测的检测距离。
53.在一个实施例中，提供了一种磁致伸缩复合材料，按重量份计，该磁致伸缩复合材料包括铽镝铁合金颗粒30-70份，环氧树脂20-30份，偶联剂0.3-0.7份，消泡剂0.2-0.3份，以及固化剂。
54.其中，铽镝铁合金颗粒的粒径为5μm-300μm，可以细分为5μm-20μm、20μm-50μm、50μm-100μm、100μm-150μm、150μm-200μm、200μm-250μm、250μm-300μm。按重量份计，铽镝铁颗粒为30-70份。例如，可以是5μm-20μm的铽镝铁颗粒10份、200μm-250μm的铽镝铁颗粒40份。
55.本技术实施例使用铽镝铁合金颗粒和高分子树脂形成复合材料，提高了磁致伸缩复合材料的磁致伸缩系数，有效提高了磁致伸缩功能元件的换能效率，从而提高了导波检测的检测距离。且本技术实施例中的磁致伸缩复合材料的加工性能好，能够在成型模具中固化为待测工件表面的形状，在对待测工件进行缺陷检测时，和待测工件紧密贴合，将磁致伸缩复合材料产生的导波信号准确无损地传输至待测工件中，以提高缺陷检测的准确率。且该复合材料的电阻率有效提升，降低了涡流效应，进一步提高了缺陷检测的准确率。
56.在本技术实施例中，铽镝铁合金颗粒的化学组成为tb
x
dy
1-x
fey，其中，0.27≤x≤0.4，1.8≤y≤2。例如，该铽镝铁合金颗粒的化学组成可以为tb
0.27
dy
0.73
fe
1.8
、tb
0.28
dy
0.72
fe
1.8
、tb
0.29
dy
0.7
1fe
1.8
、tb
0.3
dy
0.7
fe
1.8
、tb
0.31
dy
0.69
fe
1.8
、tb
0.32
dy
0.68
fe
1.8
、tb
0.33
dy
0.67
fe
1.8
、tb
0.34
dy
0.66
fe
1.8
、tb
0.35
dy
0.65
fe
1.8
、tb
0.36
dy
0.64
fe
1.8
、tb
0.37
dy
0.63
fe
1.8
、tb
0.38
dy
0.62
fe
1.8
、tb
0.39
dy
0.61
fe
1.8
、tb
0.4
dy
0.6
fe
1.8
、tb
0.27
dy
0.73
fe
1.9
、tb
0.28
dy
0.72
fe
1.9
、tb
0.29
dy
0.71
fe
1.9
、tb
0.3
dy
0.7
fe
1.9
、tb
0.31
dy
0.69
fe
1.9
、tb
0.32
dy
0.68
fe
1.9
、tb
0.33
dy
0.67
fe
1.9
、tb
0.34
dy
0.66
fe
1.9
、tb
0.35
dy
0.65
fe
1.9
、tb
0.36
dy
0.64
fe
1.9
、tb
0.37
dy
0.63
fe
1.9
、tb
0.38
dy
0.62
fe
1.9
、tb
0.39
dy
0.61
fe
1.9
、tb
0.4
dy
0.6
fe
1.9
、tb
0.27
dy
0.73
fe2、tb
0.28
dy
0.72
fe2、tb
0.29
dy
0.71
fe2、tb
0.3
dy
0.7
fe2、tb
0.31
dy
0.69
fe2、tb
0.32
dy
0.68
fe2、tb
0.33
dy
0.67
fe2、tb
0.34
dy
0.66
fe2、tb
0.35
dy
0.65
fe2、tb
0.36
dy
0.64
fe2、tb
0.37
dy
0.63
fe2、tb
0.38
dy
0.62
fe2、tb
0.39
dy
0.61
fe2、tb
0.4
dy
0.6
fe
1.8
。
57.在本技术实施例中，磁致伸缩复合材料包括偶联剂0.3-0.7份，偶联剂可以为聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷可以在铽镝铁颗粒表面增加表面基团，增强铽镝铁颗粒与环氧树脂之间的结合力，提高磁致伸缩复合材料的磁致伸缩性能和机械性能。偶联剂还可以是钛酸酯偶联剂，或铝酸酯偶联剂，本技术对此不做限制。
58.在本技术实施例中，磁致伸缩复合材料包括消泡剂0.2-0.3份，消泡剂可以是六偏磷酸钠。
59.在本技术实施例中，磁致伸缩复合材料包括固化剂，固化剂和环氧树脂的总重量份可以为20-30份。在本技术实施例中，固化剂可以为胺类固化剂。
60.在本技术实施例中，磁致伸缩复合材料还包括增强材料；按重量份计，增强材料为10份。其中，增强材料可以为玻璃纤维粉末，还可以为碳纤维、陶瓷微球、铁氧体粉等，本技术对此不做限制。增强材料能够有效提高磁致伸缩复合材料的机械性能，提高磁致伸缩复合材料的杨氏模量。
61.在一个实施例中，如图1所示，图1为基于上述实施例中的磁致伸缩复合材料对待测工件进行缺陷检测的示意图。磁致伸缩复合材料可以贴合在待测工件表面的任意位置，并在该位置处发出导波信号。导波信号在待测工件的缺陷处发生反射，产生回波信号，并返
回至磁致伸缩复合材料，从而可以基于回波信号对待测工件进行缺陷检测。
62.本技术实施例提供的磁致伸缩复合材料由铽镝铁合金颗粒和高分子树脂组成，提高了磁致伸缩复合材料的磁致伸缩系数，有效提高了磁致伸缩功能元件的换能效率，从而提高了导波检测的检测距离。且本技术实施例提供的磁致伸缩复合材料有效提高了磁致伸缩复合材料的电阻率，降低了磁致伸缩复合材料在高频磁场下的涡流效应，提高了基于磁致伸缩复合材料对待测工件进行缺陷检测的准确率。同时降低了磁致伸缩复合材料的脆性，提高了磁致伸缩复合材料的可加工性能，使得磁致伸缩复合材料可以和待测工件紧密贴合，进一步提高了缺陷检测的准确率。
63.在一个实施例中，本技术还提供了一种如图2所示的制备方法，用于制备上述实施例中的磁致伸缩复合材料，包括以下步骤：
64.s101、将铽镝铁合金颗粒加入预先制备的混合溶液中，静置第一预设时长后滤除溶液，得到表面处理后的铽镝铁合金颗粒；铽镝铁合金颗粒30-70份，铽镝铁合金颗粒的粒径为5μm-300μm；
65.s102、对表面处理后的铽镝铁合金颗粒进行后处理，得到混合物；
66.s103、将混合物在预设磁场、预设压力和预设温度下进行固化处理，经过第二预设时长后得到预设形状的磁致伸缩复合材料。
67.在本技术实施例中，可以先将偶联剂和乙醇溶液混合，得到混合溶液。然后将铽镝铁合金颗粒加入到该混合溶液中静置，使得铽镝铁颗粒表面形成表面基团。在第一预设时长后，将溶液滤除，则得到表面处理后的铽镝铁合金颗粒。接着，可以对表面处理后的铽镝铁合金颗粒进行后处理，将表面处理后的铽镝铁合金颗粒和高分子树脂进行混合，得到混合物，以提高磁致伸缩复合材料的电阻率，增强磁致伸缩复合材料的机械强度和可加工性。最后，设置预设磁场、预设压力和预设温度条件，将混合物在该条件下进行固化处理第二预设时长，从而得到预设形状的磁致伸缩复合材料。
68.其中，预设磁场可以使得铽镝铁合金颗粒在复合材料基体中沿磁场方向定向排列，有效提高了磁致伸缩复合材料的磁致伸缩性能。预设压力有效降低磁致伸缩复合材料内部的空隙，在磁致伸缩复合材料内部施加一定的内应力，提高磁致伸缩复合材料的机械性能。预设温度有助于加快磁致伸缩复合材料的固化速度，提高固化和硬化后磁致伸缩复合材料的机械性能。
69.其中，固化处理可以包括固化处理过程和硬化处理过程。预设形状包括圆柱、圆筒、半圆筒以及平板中的至少一种。
70.例如，可以将聚二甲基硅氧烷和乙醇溶液混合，得到混合溶液。将铽镝铁合金颗粒加入到该混合溶液中静置20min后，将溶液滤除，得到表面处理后的铽镝铁合金颗粒。然后对对表面处理后的铽镝铁合金颗粒进行后处理，得到混合物。最后，将混合物在磁场强度为600mt、预压应力为20mpa，固化温度为80℃的条件下固化3小时。固化完成后，在硬化温度为105℃的条件下硬化8小时，完成磁致伸缩复合材料的制备。
71.一种可能的实现方式中，可以将磁致伸缩复合材料放置于如图3a和图3b所示的成型模具20中进行固化处理。其中，图3a为成型模具的纵向切面图，图3b为成型模具的横向切面图。该成型模具包括：型芯1、型腔2、电磁线圈3、电热丝和热电偶4。
72.型芯1和型2之间的空间用于放置磁致伸缩复合材料，型芯1和型腔2的尺寸和形状
决定成型后的磁致伸缩复合材料的尺寸和形状；电磁线圈3缠绕在型腔2上，用于提供预设磁场，电热丝和热电偶4用于提供预设温度；通过向型芯1施加压力从而提供磁致伸缩复合材料在成型过程中的预压应力。
73.磁致伸缩复合材料在如上图3a和图3b所示的成型模具中成型后，可以将成型后的磁致伸缩复合材料沿轴向切割为对称的两个半圆筒型。在使用该磁致伸缩复合材料时，可以通过环氧树脂将两个半圆筒型的磁致伸缩复合材料粘接在待测工件表面，进而对待测工件进行缺陷检测。
74.前文所述的实施例中介绍了对表面处理后的铽镝铁合金颗粒进行后处理得到混合物的方案。在本技术的另一实施例中，可以将表面处理后的铽镝铁合金颗粒和高分子树脂混合，并进行除泡处理，从而得到混合物。具体包括如图4所示的步骤：
75.s201、将表面处理后的铽镝铁合金颗粒、环氧树脂、固化剂和消泡剂进行混合处理，得到预混合物；消泡剂0.2-0.3份；
76.s202、将预混合物放置于成型模具后，将成型模具在10-3
pa-10-1
pa的真空条件下进行除泡处理，经过第三预设时长后得到混合物。
77.在本技术实施例中，在对铽镝铁合金颗粒进行表面处理后，可以将表面处理后的铽镝铁合金颗粒、环氧树脂、固化剂和消泡剂进行均匀混合，得到预混合物。然后将预混合物放置于如上图3a和图3b所示的成型模具中，将放置了预混合物的成型模具置于10-3
pa-10-1
pa的真空条件下第三预设时长，完成对磁致伸缩复合材料的除泡处理，从而得到混合物。例如，可以将放置了预混合物的成型模具置于10-3
pa-10-1
pa的真空条件下20min-40min进行除泡处理，得到混合物。
78.本技术实施例提供了一种磁致伸缩复合材料的制备方法，可以将铽镝铁合金颗粒和高分子树脂制备为磁致伸缩复合材料，提高了磁致伸缩复合材料的磁致伸缩系数。且高分子树脂的加入有效提高了磁致伸缩复合材料的电阻率，降低了磁致伸缩复合材料在高频磁场下的涡流效应。同时降低了磁致伸缩复合材料的脆性，提高了磁致伸缩复合材料的可加工性能。
79.在一个实施例中，提供了一种磁致伸缩功能元件。该磁致伸缩功能元件所采用的材料为上述实施例中的磁致伸缩复合材料。
80.本技术实施例提供的磁致伸缩功能元件采用由铽镝铁合金颗粒和高分子树脂组成的磁致伸缩复合材料，磁致伸缩复合材料的磁致伸缩系数高于ni和fecov。且高分子树脂的加入有效提高了磁致伸缩功能元件的电阻率，降低了磁致伸缩功能元件在高频磁场下的涡流效应。同时降低了磁致伸缩功能元件的脆性，提高了磁致伸缩功能元件的可加工性能。
81.在一个实施例中，提供了一种导波换能器40。该导波换能器40包括上述实施例中的磁致伸缩功能元件41。该磁致伸缩功能元件采用由铽镝铁合金颗粒和高分子树脂组成的磁致伸缩复合材料，磁致伸缩复合材料的磁致伸缩系数高于ni和fecov。且高分子树脂的加入有效提高了磁致伸缩功能元件的电阻率，降低了磁致伸缩功能元件在高频磁场下的涡流效应。同时降低了磁致伸缩功能元件的脆性，提高了磁致伸缩功能元件的可加工性能。
82.在本技术实施例中，如图5a和图5b所示，导波换能器40还包括：感应线圈组42、永磁体43、簧片44以及外壳45。其中，图5a为导波换能器的纵向半切面图，图5b为导波换能器的横向半切面图。
83.在本技术实施例中，感应线圈组42缠绕在磁致伸缩功能元件41表面，用于生成交变磁场。其中，感应线圈组42包括多个感应线圈，相邻感应线圈的缠绕方向相反，每一感应线圈的长度相同且等于导波信号的半波长；导波信号为磁致伸缩功能元件41在待测工件中产生的；其中，超声导波为横波。
84.在本技术实施例中，永磁体43放置于外壳45内壁，用于提供偏置磁场。其中，永磁体43的材料可以为汝铁硼；永磁体43提供的偏置磁场方向和导波信号的传输方向相互垂直。
85.在本技术实施例中，簧片44放置于磁致伸缩功能元件41两端，用于向磁致伸缩功能元件施加预压应力。在合适的预压应力下，磁致伸缩功能元件41的磁致伸缩性能和机械性能具有明显的提高。
86.在本技术实施例中，外壳45用于将磁致伸缩功能元件41、感应线圈组42、永磁体43和簧片44组装为一个整体。用于保护上述导波换能器40的各组件。
87.在本技术实施例中，如图6a和图6b所示，导波换能器40还可以包括顶盖46和螺钉47。其中，图6a为导波换能器的纵向半切面图，图6b为导波换能器的横向半切面图。顶盖46设置在簧片44远离磁致伸缩功能元件41的一侧，顶盖46和螺钉47用于为磁致伸缩功能元件41提供预压应力。
88.本技术实施例提供的导波换能器采用了包括磁致伸缩复合材料的磁致伸缩功能元件，磁致伸缩复合材料的磁致伸缩系数高于ni和fecov。同时有效提高了磁致伸缩功能元件的电阻率，降低了磁致伸缩功能元件在高频磁场下的涡流效应，提高了缺陷检测的准确率。而且，磁致伸缩复合材料的脆性较低，易于机械加工为和待测工件外形贴合的磁致伸缩功能元件，进一步提高了缺陷检测的准确率。
89.在一个实施例中，如图7所示，提供了一种导波检测系统10，该导波检测系统10包括：激励电路20、接收检测电路30以及上述实施例中的导波换能器40。接收检测电路30，用于控制激励电路20产生激励信号；导波换能器40，用于基于激励信号在待测工件中产生导波信号，并基于待测工件返回的回波信号生成感应电信号；接收检测电路30，还用于接收感应电信号，并基于感应电信号进行识别处理，得到缺陷检测结果。
90.其中，缺陷检测结果可以包括缺陷位置、缺陷大小、缺陷类型中的至少一种。激励信号可以为如图8所示的汉宁窗形式，也可以为其他形式，例如，方波，正弦波等，本技术对此不做限制。待测工件在缺陷处返回的回波信号可以如图9所示。
91.在本技术实施例中，在对待测工件进行缺陷检测时，接收检测电路30可以向激励电路20发送控制信号，以控制激励电路20产生激励信号。激励电路20产生的激励信号可以触发导波换能器40产生导波信号，并在待测工件中传播。待测工件在缺陷处向导波换能器40返回回波信号。导波换能器40在接收到回波信号后，将回波信号转换为感应电信号，发送至接收检测电路30。接收检测电路30在接收到缺陷对应的感应电信号后，对感应电信号进行识别处理，得到缺陷检测结果。
92.本技术实施例提供了一种导波检测系统，包括激励电路、接收检测电路以及采用了磁致伸缩复合材料的导波换能器。激励电路可以产生激励信号，导波换能器可以基于激励信号在待测工件中产生导波信号，并接收待测工件在缺陷处返回的回波信号，以及将回波信号转换为感应电信号。接收检测电路可以对感应电信号进行分析处理，从而得到缺陷
检测结果。磁致伸缩复合材料的磁致伸缩系数的有效提升，提高了磁致伸缩功能元件的换能效率，从而提高了导波检测的检测距离。同时，磁致伸缩复合材料的电阻率的有效提升，降低了磁致伸缩功能元件在高频磁场下的涡流效应，从而提高了导波检测系统对待测工件进行缺陷检测的准确率。而且，磁致伸缩复合材料的脆性降低，易于机械加工，使得导波换能器和待测工件的外形更加贴合，准确无损地将导波信号传输至待测工件中，进一步提高了缺陷检测的准确率。
93.在一个实施例中，还提供了上述导波换能器40在接收到激励信号后，生成感应电信号的过程。
94.在本技术实施例中，导波换能器40还包括：感应线圈组42和磁致伸缩功能元件41。感应线圈组42，用于基于激励信号产生交变磁场；磁致伸缩功能元件41，用于基于交变磁场产生导波信号，并接收待测工件返回的回波信号；感应线圈组42，还用于将磁致伸缩功能元件接收到的回波信号转换成感应电信号。
95.其中，感应线圈组42包括多个感应线圈，相邻感应线圈的缠绕方向相反，从而可以提供交变磁场；每一感应线圈的长度相同且等于导波信号的半波长，从而可以提高导波信号的增益，进一步提高导波检测的准确率。
96.在导波换能器40接收到激励电路20发送的激励信号后，导波换能器40中的感应线圈组42在激励信号的触发下产生交变磁场。然后，磁致伸缩功能元件41在交变磁场的触发下产生导波信号，导波信号在到达待测工件的缺陷位置处发生发射，作为回波信号传输至磁致伸缩功能元件41。磁致伸缩功能元件41在接收到回波信号后，基于磁致伸缩逆效应，触发感应线圈组42生成感生电信号。
97.本技术实施例提供的导波换能器在接收到激励信号后，导波换能器中的感应线圈组可以将激励信号转化为磁信号，导波换能器中的磁致伸缩功能元件将磁信号转化为导波信号，并将接收到的回波信号转化为磁信号，感应线圈组进一步将磁信号转化为感应电信号。本技术实施例中磁致伸缩功能元件采用了磁致伸缩复合材料，提高了磁致伸缩功能元件的换能效率，从而提高了导波检测的检测距离。同时，磁致伸缩复合材料有效提高了磁致伸缩功能元件的电阻率，降低了磁致伸缩功能元件在高频磁场下的涡流效应，提高了缺陷检测的准确率。而且，磁致伸缩复合材料的脆性较低，易于机械加工为和待测工件外形贴合的磁致伸缩功能元件，进一步提高了缺陷检测的准确率。
98.在一个实施例中，还提供了上述激励电路20产生激励信号的过程。
99.在本技术实施例中，如图10所示，激励电路20包括：信号源21、运算放大电路22、功率放大电路23以及阻抗匹配电路24。信号源21，用于产生固定频率的脉冲信号；运算放大电路22，用于对脉冲信号进行放大处理；功率放大电路23，用于对放大处理后的脉冲信号进行功率放大处理，得到激励信号；阻抗匹配电路24，用于将激励信号传输至感应线圈组42。
100.信号源21和上述接收检测电路30的一个输出端连接，在接收到接收检测电路30发送的控制信号后，产生特定频率的脉冲信号，并将脉冲信号传输至运算放大电路22；运算放大电路22对脉冲信号进行放大处理，并将放大处理后的脉冲信号传输至功率放大电路23；功率放大电路23对放大处理后的脉冲信号进行功率放大处理，得到激励信号，并将激励信号传输至阻抗匹配电路24；阻抗匹配电路24的输出端和导波换能器40中的感应线圈组42的输入端连接，在接收到激励信号后，将激励信号传输至感应线圈组42，避免激励信号由于频
率较高而发生反射，无法到达感应线圈组42的情况。
101.本技术实施例提供的激励电路可以对产生的脉冲信号进行放大、功率放大以及阻抗匹配处理，从而得到激励信号。提高了激励信号的的峰值，功率，以及频率调节范围，较好地地满足了超声导波换能器的激励需求。
102.在一个实施例中，还提供了上述接收检测电路30得到缺陷检测结果的过程。
103.在本技术实施例中，如图11所示，接收检测电路30包括：微弱信号放大电路31，带通滤波电路32、数据采集电路33和检测电路34；微弱信号放大器31，用于对感应电信号进行放大处理；带通滤波电路32，用于对放大处理后的感应电信号进行滤波处理，得到反馈信号；数据采集电路33，用于将反馈信号传输至检测电路34；检测电路34，用于根据反馈信号进行识别处理，得到缺陷检测结果。
104.接收检测电路30并联在导波换能器40中的感应线圈组42的两端。微弱信号放大电路31并联在导波换能器40中的感应线圈组42的两端，在接收到感应线圈组42发送的感应电信号后，对感应电信号进行放大处理，并将放大处理后的感应电信号传输至带通滤波电路32；带通滤波电路32对放大处理后的感应电信号进行滤波处理，滤除放大处理后的感应电信号中的部分噪声后，得到反馈信号，并将反馈信号传输至数据采集电路33；数据采集电路将反馈信号传输至检测电路34；检测电路34对反馈信号进行缺陷检测处理以及识别处理，从而得到待测工件的缺陷检测结果。
105.本技术实施例提供的接收检测电路可以对待测工件对应的感应电信号进行放大，滤波以及采集处理，并对处理后的信号进行识别，得到缺陷检测结果。本技术实施例提供的接收检测电路增强了待测工件的缺陷对应的感应电信号的强度，滤除了部分噪声，提高了感应电信号的精度，进一步提高了基于较高精度的感应电信号识别得到的缺陷检测结果的准确率。
106.在一个实施例中，如图12所示，还提供了一种导波检测方法，应用于如图6所示的导波检测系统10，包括以下步骤：
107.s301、产生激励信号；
108.s302、基于激励信号在待测工件中产生导波信号，并基于待测工件返回的回波信号生成感应电信号；
109.s303、基于感应电信号进行识别处理，得到缺陷检测结果。
110.在对待测工件进行缺陷检测时，导波检测系统10可以产生激励信号，然后基于激励信号产生导波信号，并在待测工件中传播。待测工件在缺陷处返回回波信号，导波检测系统10可以基于回波信号生成感应电信号，并对感应电信号进行识别处理，从而得到缺陷检测结果。
111.本技术实施例提供了一种导波检测方法，应用于上述实施例中的导波检测系统，可以在待测工件中产生导波信号，并对待测工件在缺陷处返回的回波信号进行识别处理，得到待测工件的缺陷检测结果。本技术实施例提供的导波检测方法在对待测工件进行缺陷检测时应用了磁致伸缩复合材料。磁致伸缩复合材料的磁致伸缩系数的有效提升，提高了磁致伸缩功能元件的换能效率，从而提高了导波检测的检测距离。同时，磁致伸缩复合材料的电阻率的有效提升，降低了磁致伸缩复合材料在高频磁场下的涡流效应，从而提高了待测工件缺陷检测的准确率。而且，磁致伸缩复合材料的脆性降低，易于机械加工，和待测工
件的外形更加贴合的磁致伸缩复合材料可以准确无损地将导波信号传输至待测工件中，进一步提高了缺陷检测的准确率。
112.应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
113.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
114.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
115.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。