[发明专利]多频接合测试

说明书

技术领域

本发明涉及一种无损测试和检验系统(NDT/NDI)，尤其涉及一种与NDT/NDI检验设备相协作使用声学探头的多频接合测试系统。

背景技术

诸如使用一发一收探头(pitch-catch probe)的ONDT Bondmaster1000e+等的接合测试(BT)设备提供了蜂窝夹层复合材料的单面无损检验用的方法。一发一收(P-C)探头使用第一端头以与表面按压接触的方式在某部位中产生声波，并且在与该表面相接触的同时使用第二端头来读取振动。然后，该探头可以通过从产生端头到接收端头的振幅的变化和/或传播延迟(相位)的变化来检测缺陷。

所给定的一发一收(P-C)接合测试(BT)无损设备的检测性能与给定缺陷的性质和尺寸以及检测该缺陷所使用的频率直接相关。复合蜂窝夹层结构可能呈现出外壳与芯脱接或压碎芯(脱接)以及外壳与外壳脱接(层离)的各种类型的缺陷。还可以利用P-C技术来检测被称为灌封(potting)的典型修复人工制品。对于以有限范围的谐振频率检测到的小的缺陷，检测性能与缺陷尺寸和测试频率间的关系之间的关系是明显的。通常可以在更大的测试频率范围内检测大的缺陷。

通常通过给定频率的信号振幅的增加来检测脱接型指征。层离型指征和灌封型指征的差别很大，这是因为：这些指征的振幅保持相对稳定；然而，返回信号的相位由于因这些指征所引起的对声波速度的影响而变化。层离型缺陷导致波速减小，而灌封型缺陷导致波速增大。

由于最佳测试频率依赖于测试部位结构(即，层数、层类型、芯厚度、芯类型)并依赖于缺陷类型、形状和尺寸，因此选择检验用的单个频率可能较麻烦。

背景技术的另一缺点在于其不能在各种缺陷尺寸间进行区分。实际上，存在一些这样的测试状况：较小的缺陷在给定频率可能产生比较大的缺陷更强的信号。

为了确保BT检验期间包括小缺陷的缺陷尺寸范围内的良好的检测可行性(possibility of detection，POD)，必须使用几个频率。这些测试频率应当完全覆盖给定样本中实际缺陷极有可能发生的频率范围。

为了提供多个检验频率的检验数据，大多数背景技术单元提供了在激励频带内顺次交替的“扫频(sweep)”检验模式。然而，要对显示在唯一的阻抗平面中的一组测试参数(增益、相位角等)完成数据获取。该方法存在由于其工作频率范围内的非线性探测响应所引起的重大限制。如图3所示，对测试样本的良好部位的探测响应在该频率范围内变化。因此，对所有的测试频率使用相同的检验设置并且将来自所有测试频率的结果显示在同一阻抗平面中，这是固有的缺点。使用“扫频”模式来检测相位偏移也几乎是不可能的。

背景技术的另一缺点在于很少有系统提供用于表现C扫描时的BT数据的方法。大多数当前可用的系统提供手动检验，但无法提供测试样本的二维映射。尽管背景技术针对有限频率范围设置为将阻抗平面数据表现为容易解读的C扫描图像，但用于将来自相对大的范围的多频C扫描的数据组合成组合C扫描而不对POD和信噪比(SNR)产生消极影响的方法并没有作为可用的解决方案而公知。

考虑到前述的缺点和问题，对于具有能够满足以下目标的数据表现和测试方法的多频接合测试设备存在大的需求：a)在单个C扫描图像上表现多个测试频率的BT振幅；b)补偿频率范围内的BT探头的非线性行为；c)区分各种尺寸的缺陷，提高或至少维持在以特定频率扫描时观察到的信噪比；以及d)检测层离型缺陷并且区分由灌封产生的相似信号。

发明内容

这里所公开的本发明的目的在于解决与接合测试无损测试相关的问题。更具体地，本发明的目的在于提供一种测试材料样本是否有缺陷的方法，该方法包括对材料样本施加测试信号、接收来自该测试样本的返回信号、以及分析该返回信号以判断材料样本是否有缺陷的步骤，其中，对多个离散频率的信号重复进行施加测试信号和接收返回信号的步骤。

此外，本发明提供了用于将来自多个频率的测试信号组合成单个组合振幅C扫描的方法。本发明还提供了用于将来自多个频率的测试信号组合成单个组合相位C扫描的方法。

本发明的另一目的是利用组合来自多个测试频率的结果的优势来提供用于提高针对缺陷尺寸的范围的检测可行性并区分不同尺寸的缺陷的方法。

因此，本发明的总体目的是提供用以补偿针对给定检验所选择的频率范围内的BT探头的非线性行为的方法。具体地，本发明的目的是使针对各频率的返回信号的振幅响应标准化。

本发明的另一目的是提供用于选择接合测试检验用的适当频率范围的方法。