【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于装配体接触状态检测，具体涉及一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法。
技术介绍
1、在机械
，装配是机械结构中最为重要的一部分，而装配体之间的接触状态直接影响装配体的性能和寿命。一个良好的接触状态可以确保装配体之间的稳固连接和有效连接，从而保证产品的稳定性和可靠性，相反，不良的接触状态可能导致装配件的松动、应力分布的不均匀，甚至无法正常工作，而针对装配体装配面接触状态的分析是预测装配体性能和寿命的重要一环，尤其是在要求较高或工作环境恶劣的装配体当中，如航空发动机当中的涡轮盘榫头榫槽装配体之间装配面的接触状态检测就极为重要，但是由于装配体装配之后装配面难以观测，目前只有对于间隙配合间隙量较大的装配体装配面观测技术，但对于精密接触的两装配体之间装配面接触状态的检测仍然较少，只能通过人工进行观测，工作繁琐，效率低，且检测精度低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术不足，提出一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，具体如下：
4、步骤一、将两个发射线圈对称放置在榫槽两侧，将接收线圈放置在与榫槽装配的榫头上；接着在接收线圈和各发射线圈的正上方均放置一块磁铁。
5、步骤二、使各发射线圈均通入交变电流，基于电磁超声原理，使得榫槽内部位于各发射线圈下方的质子均产生振动，进而发出超
6、步骤三、通过测量榫槽上未与榫头装配面接触位置发生反射的超声波回波时间t1，结合超声波在榫槽中传播的速度v1，计算得到榫槽装配面上未与榫头装配面接触的位置到接收回波的相应发射线圈的距离l1＝v1×t1/2，从而得到榫槽装配面上未与榫头装配面接触位置的信息；通过测量榫头上接收线圈接收发生透射的超声波的总传播时间t2，以及榫头装配面与榫槽装配面接触位置发生反射的超声波回波时间t3，进而计算得到超声波发生透射后到达接收线圈的传播时间t4＝t2-t3/2，接着根据超声波在榫头的传播速度v2计算得到透射点到接收线圈的距离l2＝v2×t4，得到榫头装配面与榫槽装配面接触位置的信息；通过对榫槽装配面上未与榫头装配面接触的多个位置信息以及榫槽装配面与榫头装配面多个接触位置的信息进行重构，得到榫头装配面与榫槽装配面上各位置的接触状态。
7、优选地，所述发射线圈和接收线圈均采用螺旋型线圈，磁铁采用u型钐钴磁铁。
8、优选地，所述发射线圈通入交变电流时，榫槽上方位于发射线圈的位置产生交变磁场，进而使得榫槽内部位于发射线圈正下方的位置产生感应涡流，感应涡流在交变磁场与磁铁的静磁场作用下对榫槽内部质子产生洛伦兹力，且交变磁场与静磁场叠加作用下对榫槽内部质子产生磁致伸缩力，榫槽内部质子在洛伦兹力和磁致伸缩力的共同作用下发生振动，进而产生超声波。
9、更优选地，所述交变磁场和静磁场与感应涡流相互作用时产生不同方向分量的洛伦兹力，两个不同方向分量的洛伦兹力合成一个洛伦兹力，为：
10、fl＝je×b＝fs×fd＝je×(bs+bd)
11、式中，je为感应涡流，b为磁感应强度，fs为静磁场产生的洛伦兹力分量，fd为交变磁场产生的洛伦兹力分量，bs为静磁场强度，bd为交变磁场强度；
12、交变磁场与静磁场叠加后合成的磁场也是不断变化的，磁场磁化强度发生变化时，榫槽中的磁畴会随之旋转，并沿静磁场方向伸长或缩短，进而产生磁致伸缩力，且磁致伸缩力为：
13、
14、式中，为哈密算子，et为逆压磁矩阵，hk为动态磁场强度矩阵；
15、超声波的波动方程为：
16、
17、或为：
18、
19、式中，x是空间位置，t是时间，a是振幅，λ是波长，t是周期，是初相位，ω为角频率，k为波数，为波从坐标原点传播到x处所需的时间，c为波速。
20、优选地，所述超声波发生反射或透射由接触的两种材料的声阻抗决定，声阻抗的计算公式为：
21、z＝ρc1
22、式中，ρ为材料的密度，c1为超声波在材料中的声速；
23、超声波在接触的两种材料间的反射率r和透射率d分别为：
24、
25、
26、式中，p0为入射声压幅值，pr为反射声压幅值，pd为透射声压幅值，z1为第一种材料的声阻抗，z2为第二种材料的声阻抗。
27、优选地，所述发射线圈通过匹配电路一、放大电路一和激励电路与信号发射电路相连，由信号发射电路提供电流信号，且信号发射电路发出电流信号后，电流信号首先经过激励电路进行频率调整，接着经过放大电路一进行放大处理，然后经过匹配电路一进行阻抗匹配，最后被送至发射线圈；接收线圈通过匹配电路二、滤波电路和放大电路二与示波器相连，接收线圈接收的动态电流信号二首先经过匹配电路二进行阻抗匹配，接着经过滤波电路进行滤波处理，然后经过放大电路二进行放大处理，最后通过示波器进行示波。
28、更优选地，所述匹配电路一和匹配电路二均采用lc电路。
29、更优选地，所述滤波电路中采用变分模态分解算法将匹配电路二传来的信号分解成若干个固有模态分量，并采用小波阈值去噪方法对每个固有模态分量进行去噪。
30、更优选地，采用小波阈值去噪方法对每个固有模态分量进行去噪时，首先利用小波变换将每个固有模态分量的信号分解成多个不同尺度下的小波系数，接着采用阈值处理对各小波系数进行去噪，然后通过对去噪后的各小波系数进行小波重构，进而得到去噪后的各固有模态分量，从而得到去噪后的信号。
31、更优选地，在完成对匹配电路二传来的信号的去噪后，再采用三次样条插值法进行处理。
32、本专利技术具有以下有益效果：
33、1、本专利技术基于电磁超声技术实现了对榫槽榫头装配面接触状态的非接触式检测，可以代替人工实现检测，效率高，且检测精度高，弥补了目前榫槽榫头装配面检测技术的短缺，并为其余装配体的检测技术提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述发射线圈和接收线圈均采用螺旋型线圈，磁铁采用U型钐钴磁铁。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述发射线圈通入交变电流时，榫槽上方位于发射线圈的位置产生交变磁场，进而使得榫槽内部位于发射线圈正下方的位置产生感应涡流，感应涡流在交变磁场与磁铁的静磁场作用下对榫槽内部质子产生洛伦兹力，且交变磁场与静磁场叠加作用下对榫槽内部质子产生磁致伸缩力，榫槽内部质子在洛伦兹力和磁致伸缩力的共同作用下发生振动，进而产生超声波。
4.根据权利要求3所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述交变磁场和静磁场与感应涡流相互作用时产生不同方向分量的洛伦兹力，两个不同方向分量的洛伦兹力合成一个洛伦兹力，为：
5.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述超声波发生反射或透
6.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述发射线圈通过匹配电路一、放大电路一和激励电路与信号发射电路相连，由信号发射电路提供电流信号，且信号发射电路发出电流信号后，电流信号首先经过激励电路进行频率调整，接着经过放大电路一进行放大处理，然后经过匹配电路一进行阻抗匹配，最后被送至发射线圈；接收线圈通过匹配电路二、滤波电路和放大电路二与示波器相连，接收线圈接收的动态电流信号二首先经过匹配电路二进行阻抗匹配，接着经过滤波电路进行滤波处理，然后经过放大电路二进行放大处理，最后通过示波器进行示波。
7.根据权利要求6所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述匹配电路一和匹配电路二均采用LC电路。
8.根据权利要求6所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述滤波电路中首先采用变分模态分解算法将匹配电路二传来的信号分解成若干个固有模态分量，然后采用小波阈值去噪方法对每个固有模态分量进行去噪。
9.根据权利要求8所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：采用小波阈值去噪方法对每个固有模态分量进行去噪时，首先利用小波变换将每个固有模态分量的信号分解成多个不同尺度下的小波系数，接着采用阈值处理对各小波系数进行去噪，然后通过对去噪后的各小波系数进行小波重构，进而得到去噪后的各固有模态分量，从而得到去噪后的信号。
10.根据权利要求8所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：在完成对匹配电路二传来的信号的去噪后，再采用三次样条插值法进行处理。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述发射线圈和接收线圈均采用螺旋型线圈，磁铁采用u型钐钴磁铁。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述发射线圈通入交变电流时，榫槽上方位于发射线圈的位置产生交变磁场，进而使得榫槽内部位于发射线圈正下方的位置产生感应涡流，感应涡流在交变磁场与磁铁的静磁场作用下对榫槽内部质子产生洛伦兹力，且交变磁场与静磁场叠加作用下对榫槽内部质子产生磁致伸缩力，榫槽内部质子在洛伦兹力和磁致伸缩力的共同作用下发生振动，进而产生超声波。
4.根据权利要求3所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述交变磁场和静磁场与感应涡流相互作用时产生不同方向分量的洛伦兹力，两个不同方向分量的洛伦兹力合成一个洛伦兹力，为：
5.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述超声波发生反射或透射由接触的两种材料的声阻抗决定，声阻抗的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声检测榫头榫槽装配面接触状态的方法，其特征在于：所述发射线圈通过匹配电路一、放大电路一和激励电路与信号发射电路相连，由信号发射电路提供电流信号，且信号发射...
【专利技术属性】
技术研发人员：王毅刚，杨韬韬，钱佳慧，倪敬，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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