[發(fā)明專利]一種確定復(fù)合材料超聲-聲發(fā)射檢出缺陷深度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811511277.5
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN109507297B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉松平;劉菲菲;傅天航;李樂剛;楊玉森;李治應(yīng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01N29/07
• 分類號(hào): G01N29/07;G01N29/30
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)，涉及一種用于航空、航天、兵器、船舶、冶金、鋼鐵、交通、建筑等領(lǐng)域中確定復(fù)合材料超聲?聲發(fā)射檢出缺陷深度的方法。本發(fā)明首先制備厚度標(biāo)定試塊，然后，獲取試塊厚度參考信號(hào)并校驗(yàn)缺陷深度，最后，確定檢出缺陷的深度。本發(fā)明利用聲波的傳播行為與被檢測材料或結(jié)構(gòu)中的缺陷之間的時(shí)域聯(lián)系，通過采用改進(jìn)后的超聲?聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域脈沖特性，提高超聲?聲發(fā)射縱向分辨率，更加有利于準(zhǔn)確地確定檢出缺陷的深度；更加容易實(shí)現(xiàn)，非常快捷、易于操作和掌握，具有更好的工程檢測應(yīng)用適用性；更加有利于用于檢測結(jié)果的質(zhì)量控制，從而更加有利于超聲?聲發(fā)射方法的推廣應(yīng)用和在工程上發(fā)揮作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)，涉及一種用于航空、航天、兵器、船舶、冶金、鋼鐵、交通、建筑等領(lǐng)域中確定復(fù)合材料超聲-聲發(fā)射檢出缺陷深度的方法。

背景技術(shù)

因超聲-聲發(fā)射信號(hào)源來自被檢測零件或結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對缺陷的取向性不敏感，具有更強(qiáng)的穿透能力，因而在航空航天、兵器、電子、船舶、冶金、石化石油、交通、建筑等領(lǐng)域得到了許多獨(dú)特的應(yīng)用，其中一個(gè)重要應(yīng)用是用于復(fù)合材料和金屬材料結(jié)構(gòu)的缺陷檢測。

目前采用的超聲-聲發(fā)射檢測方法的顯著不足是：利用換能器接收來自缺陷的聲發(fā)射信號(hào)，可以大致確定檢出缺陷距離接收換能器的水平距離，但難以確定檢出缺陷的深度，而且由于傳統(tǒng)超聲-聲發(fā)射檢測信號(hào)的時(shí)域脈沖特性差，分辨率率，也難以用于準(zhǔn)確地確定檢出缺陷的深度，更不能確定檢出缺陷，如分層缺陷，在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的鋪層深度位置，從而難以滿足復(fù)合材料檢測等領(lǐng)域?qū)z出缺陷準(zhǔn)確定深的要求，進(jìn)而限制了超聲-聲發(fā)射方法的檢測應(yīng)用，而采用傳統(tǒng)超聲測厚原理進(jìn)行檢出缺陷深度確定，需要先利用已知厚度的試塊進(jìn)行聲速測量，容易帶入聲速測量帶來的偏差。作為一種改進(jìn)方法，就是利用聲波的傳播行為與被檢測材料或結(jié)構(gòu)中的缺陷之間的時(shí)域聯(lián)系，通過改進(jìn)超聲-聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域脈沖特性，提高超聲-聲發(fā)射縱向分辨率，同時(shí)降低聲速測量帶來的偏差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對檢出缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定深。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種確定復(fù)合材料超聲-聲發(fā)射檢出缺陷深度的方法，利用高分辨率脈沖超聲-聲發(fā)射信號(hào)的在被檢測材料或結(jié)構(gòu)厚度方向的傳播行為，構(gòu)建一種快速確定超聲-聲發(fā)射檢出缺陷深度的方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，實(shí)現(xiàn)該方法的檢測系統(tǒng)主要由發(fā)射換能器、超聲發(fā)射單元、接收換能器、聲發(fā)射接收單元、信號(hào)處理單元、掃描單元、顯示單元組成，其中：

發(fā)射換能器產(chǎn)生激勵(lì)超聲波P₁，此激勵(lì)超聲波P₁通過耦合介質(zhì)傳播到被檢測復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，在被檢測復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成聲發(fā)射應(yīng)力波，

接收換能器接收來自當(dāng)被檢測復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的發(fā)射聲波E₁，

超聲發(fā)射單元產(chǎn)生超聲激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)發(fā)射換能器產(chǎn)生激勵(lì)超聲波P₁，

聲發(fā)射接收單元對來自接收換能器的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，

信號(hào)處理單元對經(jīng)過聲發(fā)射接收單元預(yù)處理后的接收換能器的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，用于超聲-聲發(fā)射缺陷判別、定量定位分析以及檢測結(jié)果的成像，

掃描單元用于控制發(fā)射換能器和接收換能器對被檢測復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，顯示單元用于對每個(gè)掃描檢測位置的聲發(fā)射信號(hào)和位置信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，形成聲發(fā)射顯示信號(hào)和或者圖像信號(hào)，并進(jìn)行超聲-聲發(fā)射檢測結(jié)果的顯示、記錄、存貯、分析，

1)厚度標(biāo)定試塊的制備