[发明专利]一种确定复合材料超声-声发射检出缺陷深度的方法

说明书

本发明属于无损检测技术，涉及一种用于航空、航天、兵器、船舶、冶金、钢铁、交通、建筑等领域中确定复合材料超声‑声发射检出缺陷深度的方法。本发明首先制备厚度标定试块，然后，获取试块厚度参考信号并校验缺陷深度，最后，确定检出缺陷的深度。本发明利用声波的传播行为与被检测材料或结构中的缺陷之间的时域联系，通过采用改进后的超声‑声发射信号的时域脉冲特性，提高超声‑声发射纵向分辨率，更加有利于准确地确定检出缺陷的深度；更加容易实现，非常快捷、易于操作和掌握，具有更好的工程检测应用适用性；更加有利于用于检测结果的质量控制，从而更加有利于超声‑声发射方法的推广应用和在工程上发挥作用。

技术领域

本发明属于无损检测技术，涉及一种用于航空、航天、兵器、船舶、冶金、钢铁、交通、建筑等领域中确定复合材料超声-声发射检出缺陷深度的方法。

背景技术

因超声-声发射信号源来自被检测零件或结构内部，对缺陷的取向性不敏感，具有更强的穿透能力，因而在航空航天、兵器、电子、船舶、冶金、石化石油、交通、建筑等领域得到了许多独特的应用，其中一个重要应用是用于复合材料和金属材料结构的缺陷检测。

目前采用的超声-声发射检测方法的显著不足是：利用换能器接收来自缺陷的声发射信号，可以大致确定检出缺陷距离接收换能器的水平距离，但难以确定检出缺陷的深度，而且由于传统超声-声发射检测信号的时域脉冲特性差，分辨率率，也难以用于准确地确定检出缺陷的深度，更不能确定检出缺陷，如分层缺陷，在复合材料结构的铺层深度位置，从而难以满足复合材料检测等领域对检出缺陷准确定深的要求，进而限制了超声-声发射方法的检测应用，而采用传统超声测厚原理进行检出缺陷深度确定，需要先利用已知厚度的试块进行声速测量，容易带入声速测量带来的偏差。作为一种改进方法，就是利用声波的传播行为与被检测材料或结构中的缺陷之间的时域联系，通过改进超声-声发射信号的时域脉冲特性，提高超声-声发射纵向分辨率，同时降低声速测量带来的偏差，进而实现对检出缺陷进行准确定深。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定复合材料超声-声发射检出缺陷深度的方法，利用高分辨率脉冲超声-声发射信号的在被检测材料或结构厚度方向的传播行为，构建一种快速确定超声-声发射检出缺陷深度的方法。

本发明的技术解决方案是，实现该方法的检测系统主要由发射换能器、超声发射单元、接收换能器、声发射接收单元、信号处理单元、扫描单元、显示单元组成，其中：

发射换能器产生激励超声波P₁，此激励超声波P₁通过耦合介质传播到被检测复合材料结构中，在被检测复合材料结构内部形成声发射应力波，

接收换能器接收来自当被检测复合材料结构内部缺陷的发射声波E₁，

超声发射单元产生超声激励信号，激励发射换能器产生激励超声波P₁，

声发射接收单元对来自接收换能器的声发射信号进行预处理，

信号处理单元对经过声发射接收单元预处理后的接收换能器的声发射信号进行数字化处理，用于超声-声发射缺陷判别、定量定位分析以及检测结果的成像，

扫描单元用于控制发射换能器和接收换能器对被检测复合材料结构进行扫描，显示单元用于对每个扫描检测位置的声发射信号和位置信号进行重构，形成声发射显示信号和或者图像信号，并进行超声-声发射检测结果的显示、记录、存贮、分析，

1)厚度标定试块的制备