Den akustiske ikke-lineære er en teknik, der anvendes til at karakterisere tilstanden af integritet og "sundheds" strukturer eller materialer uden at nedbrydes hverken under fremstillingen eller i brug eller i vedligeholdelsesrammen.
Ulineære akustik, på grund af sin meget høje følsomhed over for overflødige eller begrænset skade på materialer, synes at være en nylig og yderst effektiv vej til ikke-destruktiv undersøgelse og vurdering. Der findes mange potentielle applikationer både til påvisning og evaluering af revner og deres karakterisering og til overvågning af sundhedstilstanden for strukturelle materialer (metaller, kompositter, beton osv.).
Ikke-lineariteter kan være meget høje for inhomogene materialer såsom sten og nogle kompositter. Disse ikke-lineariteter øges betydeligt i nærvær af skader, herunder for mere homogene materialer såsom metallegeringer. Som et resultat kan udforskning af mikro revner eller enhver tidlig forringelse ved overvågning af ikke-lineære akustiske egenskaber vise sig at være et meget effektivt middel til bestemmelse og ikke-destruktiv test af materialer og strukturer. Hvis der på det teoretiske niveau stadig er en indsats for at beskrive i detaljer kompleksiteten af de involverede mekanismer, kan den eksperimentelle implementering af disse metoder være meget enkel og meget effektiv til ikke destruktiv testning og diagnosticere tilstanden. Materialer og strukturer.
Den klassiske ikke-lineære akustiske opførsel af materialer beskrives almindeligvis ved tilføjelsen af et ikke-lineært udtryk β i Hookes lov, der er skrevet i formen: σ = Eε (1 + βε)
I det sidste forhold er σ og ε henholdsvis spændingen og spændingen . E er Youngs modul og β er parameteren for ikke-linearitet. Hvis materialet er sundt og rent homogent, er den ikke-lineære parameter β = 0. E og β kan bestemmes ud fra akustiske målinger. Youngs modul E opnås ved at bestemme de langsgående og tværgående formeringshastigheder .
Den fremgangsmåde til generering harmoniske er baseret på deformationen af en høj intensitet sinusbølge passerer gennem et bestemt materiale eller medium. Når materialet ikke udviser heterogenitet, vibrerer de forskellige zoner, der er ophidset af ultralydsagitationen, med samme hastighed, ultralydsbølgen undergår ikke nogen forstyrrelse, og dens form forbliver den samme, dvs. sinusformet. På den anden side er tilstedeværelsen af heterogenitet i det krydsede medium kilden til en lokal stigning i densitet og modul under kompression og et lokalt fald i densitet og modul under ekspansion. Dette har konsekvensen af at ændre formen på bølgen og derfor dens spektrale indhold (FFT). Derfor er den modtagne bølge ikke længere sinusformet, men indeholder derefter harmoniske (se figur: Princippet om ikke-lineær akustik).
Derfor er ideen at sende en sinusbølge med frekvens f ind i et beskadiget materiale. Dette sidste signal sendes og modtages af transducere eller sensorer. Derefter påføres Fourier-transform FFT på det modtagne signal, og det opnåede spektrum er i den form, der vises i figuren: Fourier-spektrum for det modtagne signal. Fra de to første toppe bestemmes den ikke-lineære parameterværdi β.
.
Den resonans metode er baseret på opfordring og overvågning af en eller flere resonansmåder afhængigt af niveauet af excitation. I tilfælde af et homogent materiale taget i en sund eller uskadet tilstand har en stigning i excitationsniveauet ringe effekt på værdien af resonansfrekvensen. På den anden side, når det drejer sig om et heterogent eller beskadiget materiale, er stigningen i den akustiske excitation ledsaget af et tab af stivhed. Som et resultat skifter resonansfrekvensen mod lavere frekvenser, og resonanskurverne bliver bredere, hvilket indikerer en stigning i dæmpning (Se figur: Resonanskurve for stigende excitationsniveauer). I dette tilfælde er det et spørgsmål om kontinuerligt at animere materialet på et højt niveau omkring en af dets egne vibrationsformer. Denne teknik gør det muligt at udtale sig om et materiales sundhed, hvis det er sundt eller beskadiget.