[發明專利]利用超聲導波檢測結構散射特征部缺陷的方法

有效

• 申請號: 202010152333.1
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111272882B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 耿海泉;鄒剛;孫強;王哲;章明浩
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學青島校區
• 主分類號: G01N29/12
• 分類號: G01N29/12
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 徐艷艷

本發明涉及一種利用超聲導波檢測結構散射特征部缺陷的方法，含有以下步驟：分別計算自由波導部和散射特征部中導波模態波結構；利用模態置信準則計算自由波導部導波模態波結構和散射特征部導波模態波結構間的匹配系數，用匹配系數表征完好散射特征部導波反射系數，并繪制該導波反射系數隨頻率變化曲線，進而得到第一頻率響應；計算不同中心頻率時檢測信號中散射特征導波反射系數，并繪制該導波反射系數隨頻率變化曲線，得到第二頻率響應；通過對比第一頻率響應與第二頻率響應，判斷檢測的散射特征部中是否存在缺陷。

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，涉及超聲導波無損檢測技術，具?體地說，涉及一種利用超聲導波檢測結構散射特征部缺陷的方法。

背景技術

導波檢測技術是一種高效的結構檢測技術，其具有非接觸、快速、?檢測距離遠和可以實現整個結構體積檢測等優點。但是，由于結構中?彎頭、夾具和支撐等散射特征的存在，導波在散射特征處會發生反射?和透射，若散射特征區域出現缺陷，缺陷反射回波會與散射特征反射?回波疊加在一起難以分辨，因而難以從回波信號中判斷出結構中是否?存在缺陷。

為了實現對散射特征區域缺陷的檢測，目前出現了多種檢測方?法。例如:專利文獻US7565252B2中公開了一種超聲導波檢測中分辨管?道幾何特征反射信號和缺陷反射信號的方法，其通過對比已知特征反?射信號的相位和檢測信號中反射信號相位信息而判斷是否存在缺陷。?還有許多學術論文中提到了基減法，即檢測信號減去完好特征反射信?號，若有剩余則有缺陷，若沒有剩余則無缺陷。

上述利用相位對比和基減法來檢測散射特征區域缺陷的方法，可?以實現對散射特征區域缺陷的檢測，在一定程度上避免了漏檢。但是，?上述方法需要有完好散射特征反射信號作為參考，在實際應用中，該?參考信號有時會很難得到，因此限制了上述方法的應用，仍然存在漏?檢的問題，檢測效果差。

發明內容

本發明針對現有散射特征區域缺陷檢測時存在的漏檢、檢測效果差?等上述問題，提供了一種利用超聲導波檢測結構散射特征部缺陷的方法，能?夠有效檢測散射特征區域缺陷，避免漏檢。

為了達到上述目的，本發明提供了一種利用超聲導波檢測結構散?射特征部缺陷的方法，含有以下步驟：

分別計算自由波導部和散射特征部中導波模態波結構；

利用模態置信準則計算自由波導部導波模態波結構和散射特征?部導波模態波結構間的匹配系數，用匹配系數表征完好散射特征部導?波反射系數，并繪制該導波反射系數隨頻率變化曲線；

計算不同中心頻率時檢測信號中散射特征導波反射系數，并繪制?該導波反射系數隨頻率變化曲線；

對完好散射特征部導波反射系數隨頻率變化曲線進行線性擬合?得到第一響應頻率，對檢測信號中散射特征部導波反射系數隨頻率變?化曲線進行線性擬合得到第二響應頻率；

通過對比第一頻率響應與第二頻率響應，判斷檢測的散射特征部?中是否存在缺陷。

優選的，采用半解析有限元方法根據待測結構的尺寸及材料參數?計算自由波導部和散射特征部中導波模態波結構，通過公式(1)利?用模態置信準則計算上述兩種導波模態波結構間的匹配系數，公式?(1)表示為：

式中，ρ(·)表示匹配系數，m表示導波模態，MAC(·)表示模態置信準則，?A_i表示自由波導部波導區域的i模態，B_j表示散射特征部波導區域的j?模態，ψ_i表示自由波導部i模態導波波結構振型向量，ψ_j表示散射特?征部j模態導波波結構振型向量；

采用R_MAC表示完好散射特征部導波反射系數，通過公式(2)?計算得到，公式(2)表示為：

R_MAC＝1-MAC_sum-MAC_mc???(2)