[实用新型]基于非线性声学特征参数的复合板材缺陷检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于复合板材缺陷检测领域，具体涉及一种基于非线性声学特征参数的复合板材缺陷检测装置。

背景技术

复合板材在航空航天及汽车工业领域中有着广泛的应用，但由于复合板材在成型的过程工艺复杂，极容易产生层间脱黏、纤维开裂等缺陷，为保证其安全使用，对复合板材状况进行无损检测是十分必要的。

现有的超声波缺陷检测装置主要是利用一些线性声学参量如声压、声速等来实现对复合板材的结构检测，虽然简化了分析过程，但是它们对于复合板材中的微小缺陷，尤其是刚刚出现的裂纹的检测，往往难以得到令人满意的结果，从而降低了它们的准确度和灵敏性。非线性声波对于固体介质中的缺陷有很高灵敏度，利用超声波非线性声学特征来检测板型结构中微小缺陷的能力优于线性声学检测，因此有必要发展新型的复合板材缺陷检测装置。

发明内容

本实用新型为了解决现有的超声波无损检测装置难以检测复合板材中的微小缺陷或对微小缺陷的检测精度不高的问题，提供一种基于非线性声学特征参数的复合板材缺陷检测装置。

基于非线性声学特征参数的复合板材缺陷检测装置，它包括计算机、超声波信号发生模块、第一超声波发射传感器、第二超声波发射传感器、复合板材、超声波接收传感器、超声波信号采集模块。

所述的计算机的信号输出端与所述的超声波信号发生模块的信号输入端相连，所述的超声波信号发生模块的第一信号输出端与所述的第一超声波发射传感器的信号输入端相连，所述的超声波信号发生模块的第二信号输出端与所述的第二超声波发射传感器的信号输入端相连，所述的超声波接收传感器的信号输出端与所述的超声波信号采集模块的信号输入端相连，所述的超声波信号采集模块的信号输出端与所述的计算机的信号输入端相连，所述的第一超声波发射传感器和所述的第二超声波发射传感器均通过环氧树脂胶粘贴在所述的复合板材的左侧，所述的超声波接收传感器通过环氧树脂胶粘贴在所述的复合板材的右侧。

所述的超声波信号发生模块的频率不低于25MHz；所述的超声波信号采集模块的采样速率不低于1GS/s；所述的第一超声波发射传感器的中心频率为90kHz；所述的第二超声波发射传感器的中心频率为310kHz；所述的第一超声波发射传感器、第二超声波发射传感器和超声波接收传感器的直径均为10mm。

基于非线性声学特征参数的复合板材缺陷检测装置检测复合板材缺陷是按以下步骤进行的：

步骤一、所述的计算机向超声波信号发生模块发出信号，由超声波信号发生模块分别产生中心频率为ω₂=90kHz和ω₁=310kHz的超声脉冲信号，分别加载到第一超声波发射传感器和第二超声波发射传感器上，作为激励信号；

步骤二、第一超声波发射传感器和第二超声波发射传感器产生两种频率的超声波，经复合板材传播到超声波接收传感器上；

步骤三、超声波接收传感器将超声波信号转换为电信号，并传送给超声波信号采集模块进行采集，然后传送给计算机；

步骤四、计算机对接收到的超声波信号进行频域分析，得到中心频率ω₁、ω₂和调制频率ω₁±ω₂，并将ω₁±ω₂作为检测复合板材中微小缺陷的超声波非线性特征参数。若从信号的频域分析中得到220kHz或400kHz的频率，表明复合板材中存在微小缺陷。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

当复合板材中存在多个波动的位移场时，可能出现不同频率波之间的调制现象。本实用新型利用两种不同频率的超声波对复合板材微小缺陷进行检测时，正是利用了这种明显的非线性调制现象；而当复合板材中没有任何缺陷时，则超声波的非线性调制现象非常微弱，因此，能够检测复合板材中的微小缺陷，使检测微小缺陷的精度大大提高。

附图说明

附图1是本实用新型中所述的基于非线性声学特征参数的复合板材缺陷检测装置的组成框图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合附图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于非线性声学特征参数的复合板材缺陷检测装置，它包括计算机1、超声波信号发生模块2、第一超声波发射传感器3、第二超声波发射传感器4、复合板材5、超声波接收传感器6、超声波信号采集模块7。