两列同向共线纵波混叠的数值研究

孙征昊， 李鸿光， 李富才， 孟 光，3， 孙 晖

(1.上海卫星装备研究所，上海 200240； 2. 上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室，上海 200240；3. 上海航天技术研究院，上海 201109)

基于线性理论的超声检测技术在微小损伤和早期损伤检测的敏感度等方面存在许多不足，而近年发展起来的非线性超声检测方法能利用超声波在结构中传播时产生的非线性效应，进而通过输出信号在频率上的改变对微小和早期损伤做出评价。具体说来，介质内存在的不连续与有限振幅超声波之间的相互作用会造成声波波形的畸变，进而会使频域内出现不同于入射声波的频率成分。非线性超声检测方法可以深入到微观层面识别材料的性能退化，对损伤早期微观结构的改变具有很高的检测灵敏度，因而具有广泛而重要的应用前景。

基于不同的非线性效应衍生出若干种非线性超声检测方法，主要包括二次谐波生成法、接触声学非线性法、分频谐波生成法、谐振超声谱法、波束混叠法等。

波束混叠法是使两只换能器产生的激励信号在材料内部待测处交汇，通过观测第三列波、即谐振波的响应来判断指定位置的材料性质。由于具有空间、模式、频率和方向选择性等诸多优点，近年来波束混叠法进入研究者的视野，出现了针对该方法的一些理论和实验研究。 如下：Jones等[1]最早观察到在满足谐振条件的交互作用情形下能够产生谐振波，Zarembo和Krasilnikov[2]，Taylor和Rollins[3-4]，Childress和Hambrick[5]等也给出了关于谐振波产生条件的讨论。……