[發明專利]檢測復合結構中的材料變化的方法以及非破壞性檢查方法

有效

• 申請號: 201611186190.6
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106896064B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: M·奧唐奈;I·佩利萬烏;S·K·布雷迪;G·E·喬治森;J·R·科爾戈埃羅;W·P·莫澤;C·L·戈登三世;J·P·賓漢姆;A·F·斯蒂沃特;J·C·肯尼迪
• 申請（專利權）人: 波音公司;華盛頓大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

本申請涉及復合材料檢查，呈現一種檢測復合結構中的材料變化的方法。脈沖激光束被引導朝向包括數個復合材料的復合結構。當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，寬帶超聲信號在復合結構中形成。寬帶超聲信號被檢測以形成數據。數據包括數個超聲A?掃描。數據被處理以識別針對數個超聲A?掃描中的每個的多個頻率測量值。使用多個頻率測量值顯示頻率圖像。材料變化在頻率圖像中被表示。

技術領域

本公開總體涉及非破壞性檢查，并且更具體地涉及在分層結構上執行非破壞性檢查。更具體地，本公開涉及一種用于檢測復合結構中的材料變化或其他不一致性的方法和設備。

背景技術

在制造飛機、車輛和其他結構中，通常執行用于形成這些結構的部件的檢查，以確定所述部件是否將具有用于所述部件的期望性能的期望參數。此外，當飛機、車輛和其他結構在使用中時，檢查結構和部件作為正常維護的一部分。

非破壞性測試通常在這些部件上執行。非破壞性測試用于評估部件的屬性，而不改變在服務中使用部件的能力。

超聲測試是一種非破壞性測試。超聲測試通常用于在包括復合材料或由復合材料組成的飛機部件上執行檢查。超聲測試涉及通過測試對象(諸如飛機部件或結構)傳輸聲波。

超聲測試通常使用換能器執行。換能器被配置為發送聲波至測試對象并檢測對所述聲波的響應。對這些聲波的響應被分析以確定在測試對象中是否存在不一致性。

飛機、汽車、醫療裝置和甚至衣服正在利用越來越大百分比的復合材料來設計和制造。例如，復合材料在飛機中使用以減少飛機的重量。這種減少的重量改善性能特征，諸如有效載荷能力和燃料效率等。此外，復合材料為飛機中的各種組件提供較長使用壽命。復合材料也可以減少其他項目的重量，諸如假肢、自行車、汽車、防彈衣或其他期望的產品。

復合材料可以是通過組合兩個或更多個功能組分而產生的堅韌的輕重量材料。例如，復合材料可以包括在聚合物樹脂基體中結合的增強纖維。復合材料中使用的樹脂可以包括熱塑性樹脂或熱固性樹脂。纖維可以是單向的或者可以采取織布或織物的形式。

在制造復合結構中，復合材料層通常放置在工具上。所述層可以由片狀纖維組成。這些片可以采取織物、帶、絲束或其他合適形式的形式。在一些情況下，樹脂可以被注入或預浸漬到片中。這些類型的片通常稱為預浸料。不同的預浸料層可以以不同的取向放置，并且不同數量的層可以根據正在制造的復合結構的性能要求來使用。

不一致性可以在制造期間或在復合結構的使用期間引入至復合結構。由于組成復合材料的層的規則間距，復合材料的檢查可以比一些位置或一些類型的不一致性所期望的更困難。

此外，一些不一致性可能不能通過使用常規非破壞性技術來常規地可檢測。因此，期望擁有一種考慮至少一些上述問題以及其他可能問題的方法和設備。

發明內容

在一個說明性實施例中，呈現一種檢測復合結構中的材料變化的方法。脈沖激光束被引導朝向包括數個復合材料的復合結構。當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，寬帶超聲信號在復合結構中形成。寬帶超聲信號被檢測以形成數據。數據包括數個超聲A-掃描。數據被處理以識別針對數個超聲A-掃描中的每個的多個頻率測量值。使用多個頻率測量值顯示頻率圖像。材料變化在頻率圖像中被表示。

在另一說明性實施例中，呈現一種方法。脈沖激光束被引導朝向包括多個層的復合結構。當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，數個寬帶超聲信號在復合結構中形成。寬帶超聲信號被檢測以形成數據。數據包括用于復合結構的多個超聲A-掃描。移動窗口被施加到多個超聲A-掃描中的每個以形成加窗信號。針對多個超聲A-掃描中的每個在加窗信號內確定頻率測量值。使用頻率測量值從多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜移除結構信號的光譜分量。在移除結構信號的光譜分量之后，在多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜上執行插值以形成插值的A-掃描光譜數據。