本发明涉及材料无损检测领域，尤其涉及基于定向剪切波的超声波无损检测方法及无损检测器。
背景技术：
1、无损检测是指在检查机械材料内部时，不损害或不影响被检测对象的使用性能的方法，其利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、状态及缺陷的类型、数量、形状、性质、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试。
2、如今，无损检测（ndt）技术在各个行业得到了广泛地应用。其不仅可以识别材料和组件中的隐藏缺陷，还可以在制造过程中实时监控产品质量，确保使用的安全性和可靠性。同时，随着现代工业和技术的快速发展，由于对产品质量、安全和医疗诊断的需求不断上升，无损检测的重要性日益突出。
3、现有的无损检测主要包括以下方法：超声波检测（ut）、射线检测（rt）、磁粉检测（mt）和渗透检测（pt）。此外，近年来出现了许多基于光学的无损检测方法，如红外检测（irt）、太赫兹检测（thz）、剪切散斑检测（st）和数字图像相关（dic）等。每种方法都有其独特的适用性和优势，从而适用于测试不同的材料和结构。
4、其中，超声波检测（ut）是检测物体表面和内部缺陷的最强大的无损检测（ndt）方法之一，与其他无损检测方法相比，超声检测具有应用范围广、检测速度快、方便、成本效益高等优点，从而广泛应用于航空航天复合材料结构和机械加工的检测中。在现有的超声波检测产品中，大多需要特定的偶联剂来实现与样品的阻抗匹配，且偶联剂的性能直接影响检测的准确性。
5、而现有基于应力波的工程无损检测技术，称为冲击回波法，其存在以下缺陷：
6、1、冲击回波法会产生低频波，其结果通常很难解释；
7、2、伪影可能源于所研究结构的几何形状、波散射，或者仅仅是由于存在多种共振模式；
8、3、由于激发波往往发散或经历多次反射和折射，故阻碍了激发能量在所需检测区域的有效利用；
9、4、采用纵波作为检测波，检测精度较低。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明提供一种基于定向剪切波的超声波无损检测方法及无损检测器，具有传播距离远、抗干扰能力强、无需耦合剂、设备轻便等优势。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于定向剪切波的超声波无损检测方法，包括以下步骤：
3、s1、确定被测材料；
4、s2、基于被测材料激发定向剪切波：
5、s21、基于有限元软件comsol，在半空间向被测材料施加多个纵向激励；
6、s22、固定多个纵向激励之间的间距，优化纵向激励的相位；
7、s23、以步骤s22得到的相位优化结果为固定值，优化多个纵向激励之间的间距；
8、s24、将步骤s23获得的优化结果作为激励结果，此时剪切波能量占比不低于90%；
9、s3、基于步骤s2所得的相位和间距，确定超表面的参数：
10、s31、调整相位和间距：通过改变超表面的高度和长度，改变超表面的间距；
11、s32、利用扫掠算法筛选出设定透射率和相位的超表面参数；
12、s33、向超表面发射平行传播的平面纵波，验证平面纵波通过超表面后是否能产生相位不同的纵向激励。
13、优选的，步骤s22具体包括以下步骤：
14、s221、初始值设定：设定剪切波的激励个数为10，多个激励相位沿0和π周期性排列，多个激励之间的间距为0.018m；
15、s222、针对每个纵向激励引入线性递增的相位，其中为激励顺序，为递增相位；
16、s223、以0.1pi为间隔扫描在0-2pi范围内时表面波、纵波和剪切波的占比情况；
17、s224、基于步骤s223所述的扫描结果，以剪切波的能量占比最高为依据确定递增相位。
18、优选的，在步骤s224中，确定递增相位为0.4pi。
19、优选的，步骤s23具体包括以下步骤：
20、s231、将步骤s224确定的递增相位作为固定值，将间距以0.001m为间隔向下优化，并导出扫描结果；
21、s232、基于步骤s231所述的扫描结果，以剪切波的能量占比最高为依据确定间距。
22、优选的，在步骤s232中，确定的间距为0.012m。
23、优选的，在步骤s32中，利用comsol multiphysics软件的6.0版本与matlab的联合仿真功能来进行扫掠计算。
24、优选的，在步骤s32中，设定扫掠高度范围为3mm-8mm，设定扫掠长度范围为0.5mm-3mm，设定透射率大于0.7，设定个数为十个。
25、所述的基于定向剪切波的超声波无损检测方法的无损检测器，包括依次串联的信号发生器、功率放大器，磁致伸缩纵波激发器和超构激发器，其中磁致伸缩纵波激发器用于在铝板内产生s0模态的导波，超构激发器包括用于改变相位的超表面，以实现磁致伸缩纵波激发器经过超表面后产生十个不同相位的纵向激励。
26、本发明具有以下有益效果：
27、1、采用所激发的定向剪切波进行无损检测，相比于其他无损检测技术，具备传播距离远、抗干扰能力强、无需耦合剂、设备轻便、检测精度高等优势；
28、2、采用多个纵向激励器激发出剪切波，剪切波的波长更小，可以检测出更小的缺陷，从而提高检测精度；
29、3、通过所激发的剪切波进行定向传播，使得能量更为聚集，提高了能量的利用率。
30、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种基于定向剪切波的超声波无损检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于定向剪切波的超声波无损检测方法，其特征在于：在步骤s1中，步骤s22具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于定向剪切波的超声波无损检测方法，其特征在于：在步骤s224中，确定递增相位为0.4pi。
4.根据权利要求3所述的一种基于定向剪切波的超声波无损检测方法，其特征在于：步骤s23具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于定向剪切波的超声波无损检测方法，其特征在于：在步骤s232中，确定的间距为0.012m。
6.根据权利要求1所述的一种基于定向剪切波的超声波无损检测方法，其特征在于：在步骤s32中，利用comsol multiphysics软件的6.0版本与matlab的联合仿真功能来进行扫掠计算。
7.根据权利要求6所述的一种基于定向剪切波的超声波无损检测方法，其特征在于：在步骤s32中，设定扫掠高度范围为3mm-8mm，设定扫掠长度范围为0.5mm-3mm，设定透射率大于0.7，设定个数为十个。
8.如上述权利要求1-7任一项所述的基于定向剪切波的超声波无损检测方法的无损检测器，其特征在于：包括依次串联的信号发生器、功率放大器，磁致伸缩纵波激发器和超构激发器，其中磁致伸缩纵波激发器用于在铝板内产生s0模态的导波，超构激发器包括用于改变相位的超表面，以实现磁致伸缩纵波激发器经过超表面后产生十个不同相位的纵向激励。
