本发明涉及一种无损检测装置，例如它可利用弹性波检测诸如 建筑物、桥梁和机器等称之为被检对象的结构的疲劳或破裂状态。 振动试验是进行结构设计的一项重要技术，为了设计出最佳的 结构，要用振动试验检测被检对象的疲劳和破裂状态，并估计其机械 强度。 振动试验的主要目的是判定被测对象的动态特性和振动模式。 用于振动试验的无损检测装置产生一种振动，并把产生的振动加到 被测对象使之振动，然后测量有关被测对象中所产生振动之大小的 响应信息、被测对象发出的回波以及被测对象的振动状态。然后，无 损检测装置处理作为测量结果的响应信息并获取有关被测对象的所 需信息。 现有技术中有几种将振动加至被测对象上的常规的方法，例如， 第一种方法用激振器，第二种方法用冲击锤，这两种方法在长松昭男 著的《模式分析入门》一书第221页—第228页已有描述，该书由 CORONA出版股份有限公司发行。 机械式激振器有电气油压式激振器、压电式激振器和导电式激 振器。机械式激振器把机械运动产生的内力用作驱动力。电气油压 式激振器具有油压筒和油压阀，为了移动油压筒，阀的开关由电气控 制。压电式激振器利用压电效应。导电式激振器利用磁场中作用于 电流的洛仑兹力。 然而，在使用这些通常的激振器时，必须把它们固定在被测对象 上才能检测，并且为固定激振器，必须先处理被测对象。这些方法缺 乏应用的适应能力。另外，将被固定在被测对象上的激振器的质量要 影响被测对象的动态特性。这是不可避免的，从而成为一个问题。 多数情况是用一冲击锤使被测对象振动。 图1示出了使用冲击锤的常规无损检测装置的结构方框图，这 种检测装置已为早期文献公开。 在图1中，标号1表示一冲击锤，标号2表示待检测的被测对 象，标号3表示响应检测器，标号4表示一用来放大响应检测器3的 输出信号的放大器，而标号5表示一信号处理器，其通过处理已经放 大器4放大的输出信号提取和选择所需的检测数据。 下面，将说明图1中常规无损激振器的工作原理。 被测对象在冲击锤1的作用下发生振动所产生的振动响应，经 诸如加速传感器(acceleration sensor)等响应检测器检测并转换成 一电信号。放大器4对转换得到的电信号进行放大，然后将其传输至 信号处理器5。在信号处理器5中，根据处理目的(诸如快速付里叶 变换处理，积分处理等)处理接收到的电信号。然后，根据上述处理所 获得的结果对被测对象2之状态进行判定或评价。 操作者用冲击锤1对被测对象2施加振动。由于操作者用冲击 锤1向被测对象2施加振动的冲击实施时间很短并且操作起来相当 容易，所以这种方法广泛用来判定被测对象2的状态。然而，操作者 要使用图1所示的常规无损检测装置需有高超的技能和良好的技术 背景。 本发明用于解决上述常规无损检测装置产生的问题。 本发明的一个目的在于，提供一种无损检测装置，该装置能用一 恒力反复使被测对象振动，能同时使被测对象上的多个点振动，并容 易控制施加在被测对象上的振动强度的大小和振动频率，操作者无 需有高超的技能和良好的技术背景。 依照本发明的第一个方面，提供了一种无损检测装置，它包括： 励磁电流发生装置，用于产生励磁电流并提供所述励磁电流； 控制装置，用于产生一控制信号，用以控制所述励磁电流发生装 置的工作，并且将所述控制信号发送至所述励磁发生装置； 激振装置，用于接收所述励磁电流，并根据所述励磁电流的大小 产生一弹性波，然后用所述弹性波使将被检测的被测对象振动； 响应检测装置，用于检测所述被测对象响应所述弹性波而产生 的振动，并且将所述振动转换成一电信号，并且提供所述电信号；和 信号处理装置，用于接收所述电信号，并为获得所希望的检测信 息对所述电信号进行处理。 因此，通过使用无损检测装置，由激振器根据励磁电流发生器产 生的励磁电流，产生弹性波，然后响应检测器检测被测对象被弹性波 振动后而产生的响应信号。信号处理器对来自响应检测器的响应信 号进行处理，以获得或选择所需的检测数据。因此，可用所希望的值 控制将被施加在被测对象上的振动的大小、频率和波形，从而为获得 高精度的激振结果可把大小一定的振动力施加在被测对象上。 另外，在本发明的无损检测装置中，所述励磁电流发生装置根据 所述控制信号向所述激振装置提供一个脉冲波形的所述励磁电流。 由此，把该脉冲形状的励磁电流提供给了激振器，从而可把其力比冲 击锤大的快速冲击振动施加在被测对象上。 在本发明的无损检测装置中，所述励磁电流发生装置根据所述 控制信号向所述激振装置提供诸如正弦波形、矩形波形或三角波形 等交变波形的所述励磁电流。从而，为了给被测对象产生振动力，可 增大励磁电流的大小。 在本发明的无损检测装置中，所述信号处理装置接收所述励磁 电流发生装置产生的所述励磁电流，并且在每次所述激振装置通过 触发所述励磁电流向所述被测对象提供振动时，以恒定的定时速率 对响应检测装置提供的所述电信号进行相加并取平均。 因此，用作为触发脉冲的励磁电流以不变的时间间隔对来自响 应检测器的响应检测信号求和并取平均，从而提高信噪(S/N)比。 在本发明的无损检测装置中，所述激振装置包括多个具有相同 结构和相同功能的激振器，所述励磁电流发生装置向所述多个激振 器提供所述励磁电流，所述多个激振器相互同步地接收所述励磁电 流，然后每个所述的激振器根据所述励磁电流产生所述弹性波。因 此，励磁电流被提供给多个激振器，而且多个激振器相互同步地产生 弹性波，从而可将一个量值很大的振动力施加到被测对象上任一希 望的点上。另外，由于可以同时并且相互同步地使被测对象上的多个 点振动，所以可获得更高精度的激振检测结果。 另外，本发明的无损检测装置还包括放大装置，它位于所述励磁 电流发生装置和所述激振装置之间，用于放大所述励磁电磁，产生具 有所希望量值的励磁电流，并向所述激振装置提供所述经放大的励 磁电流。 此外，本发明的无损检测装置还包括多个放大装置，它们位于所 述励磁电流发生装置和所述多个激振器之间，所述多个放大装置中 的每一个配备所述多个激振器中的一个，所述多个放大装置放大所 述励磁电流，而且所述多个放大装置中的每一个产生一具有所希望 量值的励磁电流，并向所述多个激振器的每一个提供所述经放大的 励磁电流。 在本发明的无损检测装置中，所述激振装置包括一个具有空心 体的磁致伸缩振动器，在所述空心体周围绕有一励磁线圈，当所述励 磁电流流入所述励磁线圈时，所述磁致伸缩振动器发生振动。 在本发明的无损检测装置中，根据所述振动在所述磁致伸缩振 动器中传播的传播速度和所述磁致伸缩振动器的形状确定流经所述 励磁线圈的所述励磁电流的谐振频率。 在本发明的无损检测装置中，所述磁致伸缩振动器的全长为所 述谐振频率1/4波长的数倍。 在本发明的无损检测装置中，用所述控制装置产生的所述控制 信号改变所述励磁电流的大小和频率。 在本发明的无损检测装置中，具有层迭结构的所述磁致伸缩振 动器包括多块由磁致伸缩材料制成的薄板，并且所述磁致伸缩振动 器的所述多块薄板的层迭方向与所述磁致伸缩振动器的振动方向成 直角。 在本发明的无损检测装置中，具有层迭结构的所述磁致伸缩振 动器包括多块由磁致伸缩材料镍(Ni)制成的薄板。 在本发明的无损检测装置中，具有层迭结构的所述磁致伸缩振 动器包括多块由磁致伸缩材料钴-铁(CO-Fe)制成的薄板。 结合附图阅读下述有关本发明的详细描述，将更加清楚本发明 的上述和其它目的、特征、方面和优点。 图1为一方框图，示出了常规无损检测装置的结构。 图2为一方框图，示出了作为本发明第一个实施例的无损检测 装置的结构。 图3A和3B示出了将用图2所示的无损检测装置检测的两个 无损被测对象模型的外表。 图4A和4B是两张特性图，示出了用图2所示的无损检测装置 对图3A所示的无损被测对象模型进行振动测试而获得的结果。 图5是一张特性图，示出了用图2所示的无损检测装置对图3B 所示的无损被测对象模型进行振动测试而获得的结果。 图6是一方框图，示出作为本发明第二个实施例的无损检测装 置的结构。 图7是一方框图，示出了作为本发明第三个实施例的无损检测 装置的结构。 图8是一方框图，示出了作为本发明第四个实施例的无损检测 装置的结构。 下面将结合举例或较佳实施例，参看附图，详细描述本发明。 第一个实施例 图2是一方框图，示出了作为本发明第一实施例的无损检测装 置20的结构。 在图2中，与图1所示的无损检测装置的结构部件相同的结构 部件用相同的标号表示，因此其说明在此省略。 图2中，标号6表示一控制器，产生控制信号(如，一脉冲控制信 号)，并将信号发送给另一装置；标号7表示一励磁电流发生器，用于 接收控制器6发送的脉冲控制信号，并产生励磁电流；标号8表示一 电功率放大器(或功率放大器)，用于放大励磁电流；标号9表示一激 振器，用于接收作为功率放大器8输出信号的经放大的励磁电流，产 生一弹性波并用弹性波使被测对象2振动。激振器9包括一磁致伸 缩振动器10和一励磁线圈11。第一实施例的无损检测装置20除了 被测对象2之外，包括部件3、4、5、6、7、8和9。响应检测器3是一诸 如加速传感器和位移传感器等的传感器。放大器4放大由响应检测 器3发送的输出信号，而信号处理器5通过处理经放大器4放大的 输出信号，提取和挑选所需的检测数据。 图3A和3B示出了两种将被图2所示的无损检测装置测试的 作为被测对象2的无损检测对象模型12a和12b的外形。标号13表 示无损检测对象模型12b中的一个圆形缺陷。在图3A和3B中，示 出了响应检测器3与作为模型将被无损检测装置20检测的被测对 象12a和12b相连的状况。 图4A和4B以及图5是特性图，示出了用图2所示的无损检测 装置20对图3A和3B所示的被测对象12a和12b进行振动测试而 获得的结果。 图4A所示的图是(1995年4月21日15：57：05)用无损检测装 置20产生的励磁电流脉冲使图3A所示的无损检测对象模型12a 振动时产生的响应波。 图4B所示的图是在另一个与图4A所示情况不同的时刻(1995 年4月21日15：58：54)用无损检测装置20产生的励磁电流脉冲使 图3A所示的无损检测对象模型12a振动时产生的响应波。 图5所示的图是用无损检测装置20产生的励磁电流脉冲使图 3B所示的无损检测对象模型12b振动时产生的响应波。 接下来，将说明本发明第一个实施例中无损检测装置20的工作 原理。 在由控制器6控制励磁电流发生器7运行的情况下，励磁电流 由励磁电流发生器7产生。 电功率放大器8放大励磁电流，并将放大后的励磁电流提供给 激振器9中的励磁线圈11。在这种情况下，励磁线圈11中流动的励 磁电流使励磁线圈11周围产生一磁场。这时，由于磁致伸缩现象，使 磁致伸缩振动器10产生应变。用磁致伸缩现象产生的弹性波使被测 对象2振动。在这种情况下，不会存在被测对象2中引起的应变的响 应速率随励磁电流变化的问题，因为响应速率的范围小于数十微秒， 应变早已由激振器检测装置检测过。响应速率在几个微秒内足够高。 另外，在形成磁致伸缩振动器11的磁致伸缩材料中发出的弹性波和 磁致伸缩振动器11的形状决定了在励磁线圈11中流动的励磁电流 的谐振频率。磁致伸缩振动器11的全长大约为谐振频率1/4波长的 几倍。可用几千赫兹的频率，几千瓦的电力驱动长度为数十厘米长的 磁致伸缩振动器10。具体地说，就是在这种情况可通过改变磁致伸 缩振动器10的形状产生频率范围可选择的振动。 因此，可通过控制激励器9产生的弹性波的波形和励磁电流发 生器7所提供的励磁电流的大小和频率，产生所希望的可选振动波 形。 磁致伸缩振动器10包含一种磁致伸缩常数为负的磁致伸缩材 料。例如，负磁致伸缩材料为一种主要含镍的材料。 因此，利用磁致伸缩振动器10在收缩后迅速伸展至原长的现 象，让振动从磁致伸缩振动器10传输至被测对象2。 另外，当磁致伸缩振动器10包含一种磁致伸缩常数为正的磁致 伸缩材料，例如材料中主要含钴-铁(Co-Fe)时，利用磁致伸缩振动 器10在伸展后迅速缩回至原长的现象，让振动从磁致伸缩振动器 10传输至被测对象2。 为了降低磁致伸缩振动器10中由励磁电流引起的涡流损耗，磁 致伸缩振动器10一般采用由薄板构成的层迭构造。磁致伸缩振动器 10中的层迭方向与其振动方向相同，从而磁致伸缩振动器1 0振动 的相位和幅度与其伸缩频率同步变化。因此，在无损检测装置20中， 由于不存在使激振器9和被测对象2分离的应力，所以足以保持激 振器的强度。 当励磁电流的波形为一脉冲形式时，激振器9可根据励磁电流 的大小快速产生施加至被测对象2上的振动力。在如图2-5所示的 情况获得的振动力的大小与图1所示情况下由冲击锤1所获的相 同。另外，在图2-5所示的本发明第一实施例的情况，无需高度熟练 的工人和技术背景就可把大小不变的振动加到被测对象2上。因此， 可使对无损检测装置20所获结果的评价标准化。 因此，当用励磁电流脉冲使图3A所示的被测对象模型12a振 动时，可以获得与该励磁电流脉冲相关的特性结果，即图4A和4B 所示的响应波形。 图4A和4B所示的两种特征在波形上有所不同，但由图4A和 4B所示情况获得的响应波形彼此相同。因此，可用无损检测装置再 现将加至被测对象上的、具有相同大小的振动力。 在图4A和4B所示的特性图中，波包T1表示从被测对象模型 12a的一端反射的波，反射波的速率为854米/秒，该速率是在激振 器9将冲击振动力施加至被测对象模型12a上后考虑到一延迟时间 间隔而获得的。 接下来，图5示出了当被测对象模型12b上有一圆形缺陷13 时，被测对象模型12b的响应波形。在这种情况下，图5清楚地示出 了从圆形缺陷13反射的波T2。圆形缺陷13相距被测对象模型12b 一端的位置为29.9厘米，该数据根据激振器9所产生的振动的传播 速度和延迟时间计算而得。此计算结果大致与缺陷离开被测对象模 型12b的实际距离相同。 由联结在被测对象2上的激振器产生的振动波传播至被测对象 2。可在这样一种情况下使用激振器9，即只要确保激振器9牢牢地 联结在被测对象2上，激振器9可以不直接联结于被测对象2。因 此，可以像图1所示的常规无损检测装置中使用冲击锤1一样，很方 便地使用激振装置。另外，由于在增加激振器9和被测对象2间的结 合应力方面没有结构上的问题，所以可把较大的振动力加至和传送 至被测对象2。 第二个实施例 图6是一方框图，示出了作为本发明第二个实施例的无损检测 装置60的结构。在图6中，与图2所示第一实施例的无损检测装置 20中的结构部件相同的结构部件用相同的标号表示，这里不再说 明。 标号15表示一激振器，它位于电功率放大器8的输出端。 其它的部件，诸如响应检测器3、放大器4、信号处理器5、控制 器6、励磁电流发生器7、功率放大器8和激振器9，在结构和功能上 与图2所示第一实施例中的相同。 接下来，将说明图6所示的第二个实施例中无损检测装置60的 工作原理。 控制器6控制励磁电流发生器7的运行。从而，励磁电流发生器 7产生励磁电流。功率放大器8接收来自励磁电流发生器7的励磁 电流，放大该励磁电流并将放大后的励磁电流输入励磁线圈11。励 磁线圈11周围产生磁场。依照磁场的大小，在磁致伸缩振动器10中 产生磁应变。 在这种情况下，磁致伸缩振动器10中产生应变的响应速率根据 磁致伸缩振动器10的材料变成一常速率。 励磁电流检测器5检测从功率放大器8流至激振器9的励磁电 流。在这种情况下，当根据励磁电流检测器15检测励磁电流而产生 的触发脉冲，记录下响应波形时，可以用恒定的定时速率检测到与图 4A和4B所示特性图相似的响应波形。 放大器4放大从响应检测器3送出的输出信号，而信号处理器 5根据励磁电流检测器15发出的触发信号，通过处理来自放大器4 的放大后的输出信号，提取所需的检测数据。 因此，当每次施加冲击振动时，激振器9以恒定的定时速率对响 应波形求和，然后对叠加后的响应波形求平均，这样，响应波形不变 形就可消除叠加后响应波形中的不规则噪声，而且可在噪声和响应 波形中选择或提取弱的响应信号。 第三个实施例 图7是一方框图，示出了作为本发明第三实施例的无损检测装 置70的结构。在图7中，与图2所示的作为第一实施例无损检测装 置20的结构部件相同的结构部件用相同的标号表示，这里不再说 明。 在图7所示的无损检测装置70中，标号8a至8n表示多个具有 相同功能的电功率放大器，每个电功率放大器都配备有多个激振器 9a至9n中的一个并与之相连。 尽管每个磁致伸缩振动器10依照所加励磁电流的大小产生具 有一定幅度的应变，但当增大励磁电流值时，每个磁致伸缩振动器 10应变的增长速率会降低。最后，达到每个磁致伸缩振动器10应变 的饱和点，每个磁致伸缩振动器10中的应变不再增长。 类似与图7所示第三实施例的无损检测装置70，励磁电流发生 装置7产生的励磁电流由多个功率放大器8a至8n接收。然后，多个 功率放大器8a至8n同时放大励磁电流，并将它们提供给多个激振 器9a和9n。从而，多个激振器9a至9n产生振动并将振动加至被测 对象2。在这种情况下，图7所示第三实施例的激振器9a至9n可获 得比一个磁致伸缩振动器10在应变饱和点所获振动更大的振动。换 句话说，当增加激振器的数目并且被测对象要求正确检测比一个磁 致伸缩振动器饱和点处提供的振动值大的振动时，可获得被测对象 2产生的具有所希望幅值的响应波形。 第四个实施例 图8是一方框图，示出了作为本发明第四个实施例的无损检测 装置的结构。在图8中，与图7所示的作为第三个实施例的无损检测 装置的结构部件相同的结构部件用相同的标号表示，这里不再说明。 在图8所示的无损检测装置中，多个激振器9a至9n联结在被 测对象2的不同点上。在本实施例中，为了在被测对象2中产生所需 的振动模式，多个激振器9a至9n在不同点同时振动被测对象2。由 此，无需对被测对象2的形状作任何限制，用第四实施例的无损检测 装置80可进行复合振动模式分析。另外，可以增加作为传感器的响 应检测装置3的数目。在这种情况下，必须为每个响应检测装置3或 每个传感器提供一对放大器4和信号处理器5。 如图2、6、7和8所示，在上述无损检测装置20、60、70和80中， 是用励磁电流脉冲使磁致伸缩振动器10发生振动和应变的，但不局 限于此。励磁电流的形式可以是矩形波，或三角形波和类似波形。用 矩形波和三角形波的励磁电流可以获得与上述第一至第四实施例相 同的效果。具体地说，当使用三角波的励磁电流时，可增加振动的幅 值，从而磁致伸缩振动器可产生更强的振动力。 正如以上详细描述的本发明较佳实施例无损检测装置的结构和 工作原理，通过使用无损检测装置，激振器根据来自励磁电流发生装 置的励磁电流产生弹性波，然后弹性波使被测对象发生振动，响应检 测器或传感器检测被测对象的响应信号。信号处理器处理响应检测 器发出的响应信号，以获得所需的检测数据。因此，可用所希望的值 控制加至被测对象上的振动的量值、频率和波形，从而为了获得具有 高准确度的激振结果，可把大小恒定的振动力加至被测对象上。 另外，用本发明的无损检测装置把励磁电流脉冲输入激振器，从 而把比冲击锤产生的力更大的快速冲击振动施加到被测对象上。 此外，由于把正弦波的励磁电流输给激振器，所以为了对被测对 象产生振动力，可以增加励磁电流的幅值。 另外，在本发明的无损检测装置中，利用作为触发脉冲的励磁电 流以恒定的时间间隔叠加来自向应检测器的响应检测信号并取平 均，从而可以提高信/噪(S/N)比。 最后，用本发明的无损检测装置，将励磁电流提供给多个激励 器，并且多个激振器相互同步地产生弹性波，从而可把一量值很大的 振动力加至被测对象任何所希望的点上。另外，由于可以同时并且相 互同步地振动被测对象上的多个点，所以可以获得更高准确度的激 振检测结果。 尽管已经详细描述和说明了本发明，但应理解，这些描述和说明 仅用于说明和例示，不用作限制，本发明的精神和范围仅由附加的权 利要求来限制。