[发明专利]一种检测混合铺层复合材料层压结构的缺陷超声识别方法

说明书

本发明属于复合材料及无损检测技术领域，涉及一种检测混合铺层复合材料层压结构的缺陷超声识别方法。本发明方法利用脉冲超声波在与被检测的混合铺层复合材料层压结构中产生的反射声波行为与其内部微结构及其界面的固有联系，通过高品质超声换能器提取来自混合铺层复合材料层压结构中的反射回波信号，构建缺陷识别与报警域，进行缺陷的判别，进而显著改进了缺陷判别的准确性，为混合铺层复合材料层压结构超声检测提供了一种缺陷判别方法。实际检测应用结果表明，利用本发明，可以显著提高缺陷判别的正确性和准确性，取得了较好的实际检测效果，可用于不同厚度混合铺层复合材料层压结构的超声反射法检测。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种检测混合铺层复合材料层压结构的缺陷超声识别方法。

背景技术

各种各样的复合材料已经在宇航工业领域得到广泛应用，由于质量和安全原因，通常都需要对复合材料制件进行100％无损检测。通常需要根据复合材料的材料及工艺、结构特点，采用相应的无损检测方法，以便进行准确的缺陷判别。混合铺层复合材料层压结构是一种新型的树脂基复合材料结构，它通常由不同纤维铺层或预浸料铺层+织物铺层构成。目前主要是采用超声方法进行检测。一种是基于超声反射法检测，利用反射回波的幅值进行缺陷的判别。其主要不足是：1)入射声波在复合材料内部混合铺层的微结构和混合铺层界面存在明显的反射信号，从而会对缺陷的判别造成干扰，进而影响缺陷判别的准确性；2)缺陷判别容易受检测人员的经验影响。

由于入超声波在混合铺层复合材料层压结构中的传播行为与其铺层结构及其铺层界面状态有密切关系，而缺陷的存在必然会改变原有的声波反射规律。

发明内容

本发明的目的是针对混合铺层复合材料层压结构超声检测，提出一种缺陷超声识别方法。

本发明的技术解决方案是，

检测混合铺层复合材料层压结构的设备包括换能器、声波发射/接收单元、信号处理单元、信号显示单元，根据被检测混合铺层复合材料层压结构采用水膜或水柱耦合方式的高分辨率宽带窄脉冲超声换能器，声波发射/接收单元采用单通道或双通道声波发射/接收卡或超声仪器，信号处理单元采用具有A/D变换功能的信号采集卡或超声信号处理单板，信号显示单元采用具有CPU运算能力的计算机或微型计算机单元构成，采用TFT显示屏，通过编程对来自信号处理单元的数字信号进行存储、分析和显示，再利用换能器在声波发射/接收单元的作用下，产生脉冲超声波w₀(t)，t表示脉冲超声波传播的时间，此脉冲超声波w₀(t)通过换能器入射到被检测的混合铺层复合材料层压结构中，形成入射脉冲超声波w_I(t)，下角标I表示入射；入射脉冲超声波w_I(t)在被检测的混合铺层复合材料层压结构中产生反射脉冲超声波w(t)，并在声波发射/接收单元转换为相应的反射脉冲信号u(t)，由信号处理单元进行超声波的放大和处理并将反射脉冲信号u(t)转换为数字信号v(t)，通过I/O接口，v(t)数字信号进入到信号显示单元，信号显示单元选用具有CPU运算能力的计算机或微型计算机单元构成，采用TFT显示屏，通过编程对来自信号处理单元的数字信号v(t)进行存储、运算、分析、数字化重构和显示，实现混合铺层复合材料缺陷的超声识别，其特征是，具体步骤如下：

①标准信号的获取

信号显示单元存储和记录换能器在无缺陷的混合铺层复合材料层压结构表面不同位置j的数字检测信号，用表示，j＝1,2,3,...,m，上角标G表示无缺陷区，经过运算处理，得到来自无缺陷的混合铺层复合材料层压结构中m组数字信号v^G(t)并存储，且：