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一种基于反射原理的复合材料泡沫结构超声检测方法
审中-实审

申请号:201510462938.X 申请日:2015-07-31
摘要:本发明属于无损检测技术领域,涉及一种基于反射原理的复合材料泡沫结构超声检测方法。本发明方法利用宽带窄脉冲波在复合材料泡沫结构中形成的超声回波,通过构建超声波在复合材料泡沫结构中的传递函数,建立超声回波与复合材料泡沫结构不同部位缺陷的数理关系,进行缺陷判别和超声检测;可选择不同类型、大小和频率的宽带窄脉冲超声波,采用超声反射检测方法,实现不同复合材料泡沫结构的超声检测。实际检测效果表明,显著地提高了复合材料泡沫结构检测灵敏度和分辨率及检测能力,可准确检出蒙皮、蒙皮/泡沫胶接区的缺陷和结合情况,大大提高了检测的可靠性,表面检测盲区可达0.13mm,检测灵敏度可Φ3mm。
申请人: 中航复合材料有限责任公司
地址: 101300 北京市顺义区双河大********(隐藏)
发明(设计)人: 刘松平 刘菲菲 李乐刚 傅天航
主分类号: G01N29/04(2006.01)I
分类号: G01N29/04(2006.01)I
  • 法律状态
2018-07-13  实质审查的生效IPC(主分类):G01N 29/04申请日:20150731
2015-10-14  公开
注:本法律状态信息仅供参考,即时准确的法律状态信息须到国家知识产权局办理专利登记簿副本。
  • 其他信息
主权项  一种基于反射原理的复合材料泡沫结构超声检测方法,利用超声反射法检测系统进行复合材料泡沫结构超声检测,超声反射法检测系统包括换能器(1)、超声单元(2)、信号处理单元(3)、扫查单元(4)和显示单元(5),其特征是,1)通过超声反射法检测系统中的换能器(1)产生宽带窄脉冲入射超声波up,并从被复合材料泡沫结构(6)的一侧入射,分别在复合材料蒙皮(6a或6c)表面、复合材料蒙皮(6a或6c)/胶接层(6d或6e)界面及复合材料蒙皮(6a或6c)/胶接层(6d或6e)界面的缺陷区和胶接层(6d或6e)/泡沫(6b)界面形成探测宽带窄脉冲超声波,①宽带窄脉冲入射超声波up在复合材料蒙皮(6a或6c)表面形成的宽带窄脉冲反射超声波uf近似表示为,<mrow><msub><mi>u</mi><mi>f</mi></msub><mo>&ap;</mo><mfrac><mrow><msub><mi>&rho;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>&rho;</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mi>u</mi><mi>p</mi></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>这里,ρ0—换能器(1)与复合材料蒙皮(6a或6c)之间的声学耦合介质的密度,ρ1—为复合材料蒙皮(6a或6c)的密度,c0—为换能器(1)与复合材料蒙皮(6a或6c)表面之间的声学耦合介质中的声速,c1—为复合材料蒙皮(6a或6c)中的声速。②来自复合材料蒙皮(6a或6c)/胶接层(6d或6e)界面的宽带窄脉冲反射超声波ub近似表示为,<mrow><msub><mi>u</mi><mi>b</mi></msub><mo>&ap;</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>&rho;</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><mo>(</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo><mo>(</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mfrac><mo>&lsqb;</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>&rho;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>3</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>3</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>&rho;</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>3</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>3</mn></msub></mrow></mfrac><mo>&rsqb;</mo><msub><mi>u</mi><mi>p</mi></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>这里,ρ2—为复合材料泡沫结构(6)中的胶接层(6d或6e)的密度,c2—为复合材料泡沫结构(6)中的胶接层(6d或6e)的声速,ρ3—为复合材料泡沫结构(6)中的泡沫(6b)的密度,c3—为复合材料泡沫结构(6)中的泡沫(6b)的声速,③宽带窄脉冲入射超声波up在复合材料蒙皮(6a或6c)/胶接层(6d或6e)界面的缺陷区和胶接层(6d或6e)/泡沫(6b)界面的缺陷区形成的宽带窄脉冲反射超声波近似表示为,<mrow><msub><mi>u</mi><mi>d</mi></msub><mo>&ap;</mo><mo>-</mo><mfrac><mrow><mn>8</mn><msub><mi>&rho;</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>&rho;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><mo>(</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo><mo>(</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>&rho;</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>c</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mfrac><msub><mi>u</mi><mi>p</mi></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>2)缺陷判别:根据换能器(1)接收到来自复合材料泡沫结构(6)中的宽带窄脉冲反射超声波ub和uf,当换能器(1)接收到的宽带窄脉冲反射超声波ur近似表示为,ur≈uf+ub????????????????(4)判别复合材料泡沫结构(6)中无缺陷,当换能器(1)接收到的宽带窄脉冲反射超声波ur近似表示为,ur≈uf+ud+kub?????????(5)这里,当Sd≤Su时,当Sd≥Su时,k=0,Su—为换能器(1)在复合材料泡沫结构(6)中形成的宽带窄脉冲入射超声波的声束面积(1a),Sd—为复合材料泡沫结构(6)中缺陷在垂直宽带窄脉冲入射超声波传播方向的投影面积,分别判别复合材料蒙皮(6a或6c)中的缺陷、复合材料蒙皮(6a或6c)/胶接层(6d或6e)界面的缺陷、胶接层(6d或6e)/泡沫(6b)界面的缺陷。根据宽带脉冲反射超声波ur的时域特性和相位,确定检出缺陷在复合材料泡沫结构(6)中的复合材料蒙皮(6a或6c)中、复合材料蒙皮(6a或6c)/胶接层(6d或6e)界面、胶接层(6d或6e)/泡沫(6b)界面的位置,确定检出缺陷在复合材料泡沫结构(6)中的复合材料蒙皮(6a或6c)中的深度hd、确定复合材料泡沫结构(6)中的蒙皮(6a或6c)的厚度hb<mrow><msub><mi>h</mi><mi>d</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mi>d</mi></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>6</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>h</mi><mi>b</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mi>b</mi></msub><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>7</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>这里,td—为uf和ud之间的时间差,tb—为uf和ub之间的时间差。
公开号  104977356A
公开日  2015-10-14
专利代理机构  中国航空专利中心 11008
代理人  李建英
颁证日  
优先权  
国际申请  
国际公布  
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