空气耦合超声无损检测技术在飞机机身制造中的应用

空气耦合超声检测技术具有较高的分辨率和灵敏度,能够检测出裂纹、孔洞等微小缺陷,对于高精度要求的飞机制造至关重要。鉴于此,采用穿透式检测方法,利用OmniScan MX2超声检测仪,精确检测和评估机翼翼梁部位内部缺陷,并通过试验验证该技术在飞机机身制造中的有效性和可靠性。试验结果显示,该技术能够精确识别缺陷,并量化缺陷的大小、形状和位置,且定位误差在可接受范围内,能够满足航空行业标准,有助于优化检测流程,提高生产效率,保障飞机结构的安全性。

CFRP复合材料层板冲击损伤的空气耦合超声无损检测

为了研究冲击能量对2mm厚CFRP层压板冲击损伤的影响规律，分别采用2、5、8J3种能量进行冲击试验，通过目视、空气耦合超声C扫描、金相显微镜等对CFRP层压板试样的冲击损伤进行观察检测。试验结果表明：冲击能量为2J时表面无目视可见的损伤，当能量增加至5J、8J时冲击面可见凹坑，背面可见沿0°方向的开裂。冲击能量在2～8J范围内，随着冲击能量的增加，层压板的损伤面积增大。低能量冲击会在层压板内部造成纤维断裂和分层损伤，在能量较低时损伤的投影形状近似呈圆形，在能量较高时近似呈菱形。

空气耦合超声无损检测系统电路设计

为了提高空气耦合超声无损检测系统的能量转换效率,设计了匹配的硬件电路。结果表明:发射电路信号电压达到600 V,接收电路将回波信号放大79. 43 d B,滤波电路可接收频率0. 5～1. 5 MHz的超声波。不仅满足了发射电路的电压要求,有效解决空气耦合中回波信号弱的问题,还实现了对回波中噪声信号的削减,达到了降噪的效果。

铝管与泡沫层胶接结构脱黏缺陷的空气耦合超声检测

针对铝管与泡沫隔热层胶接结构脱黏缺陷的检测问题,开展了检测技术研究和脱黏缺陷类型分析。根据胶接结构的特点,制作了人工缺陷试样,使用空气耦合超声穿透法进行C扫描成像检测,并对扫描发现的异常区域进行微焦点CT检测分析,归纳了脱黏缺陷的类型及其成因。试验结果表明,空气耦合超声穿透法能有效检出材料中的脱黏缺陷,脱黏缺陷的成因包括型面不贴合引起胶层未填满和胶层内空气未完全排出产生了间隙层。

空气耦合超声检测复合材料研究综述

复合材料普遍具有高比强度、高比刚度、高模量、耐腐蚀等优异性能,广泛应用于飞机机翼、导弹外壳、航空发动机壳体等部位。制造和服役过程中各类缺陷影响复合材料的力学性能和服役性能,必须采用有效的方法准确检测和评估复合材料中各类缺陷。空气耦合式超声检测具有完全非接触、非侵入、无损伤和无需耦合剂的特点,能够很好地运用于复合材料的在线和在位检测。该文就近年来空气耦合超声检测技术的研究现状进行了系统综述,简明扼要地分析和介绍了当前空气耦合超声检测的研究热点及进展,重点介绍了1-3型压电复合材料换能器、信号处理技术、相控聚焦式空气耦合超声检测、超声在复合材料的传播特性及其与缺陷交互作用的研究现状,探讨了空气耦合超声无损检测技术与仪器的发展方向,总结了目前空气耦合超声检测的研究热点问题,最后展望了空气耦合超声检测的发展趋势和应用前景。

空气耦合式超声波无损检测技术的发展及展望

分析了空气耦合式超声波无损检测技术存在的主要困难,介绍了该技术的主要研究进展,并对其发展趋势进行了简要的分析。

空气耦合式超声波无损检测技术的发展

空气耦合式超声波无损检测技术具有完全非接触、无损伤的特点,可用于传统超声检测手段难以适应的场合。概述空气耦合式超声检测技术的发展历程,简要分析限制该技术发展的主要技术难点,总结提高空气耦合式超声换能器效率的两种主要方法及其研究进展,介绍空气耦合式超声波无损检测技术的主要检测方法和应用领域。研究结果表明,空气耦合式超声波无损检测技术有着良好的应用前景,而高效率的超声换能器是该技术成功应用的基础,也是目前该技术领域的研究热点。

基于空气耦合超声波的木材无损检测系统研制

空气耦合超声波不需要液态耦合剂,可以实现真正的非接触式无损检测,已成为一种可靠的木材无损检测技术,但国内还没有相应的检测设备。介绍了空气耦合超声波及成像技术的原理,研制了一种用于木材无损检测的空气耦合超声波扫描成像系统。详细介绍了超声波发射接收系统、龙门式扫描机械臂及其控制系统、上位机软件等模块的设计方法。设计的系统可以实现单轴精度为0.01 mm的二维扫描,最大扫描区域为500 mm×300 mm。还可以针对样本木材的特性,方便地设定空气耦合超声波的频率、幅度、增益等参数。采用水杉Metasequoia glyptostroboides实木板、杉木Cunninghamia lanceolata指接板进行了实验,空气耦合超声波信号的幅度对木材裂缝、节子以及密度变化等较为敏感。该系统生成的扫描图像可以清晰地反映样本木材中裂缝、节子以及指接处的位置、形状和大小等信息。该系统可以应用于木材裂缝、节子等缺陷的无损检测,也可以用于木材在平面内的密度分布检测。

空气耦合超声技术在航空航天复合材料无损检测中的应用

制备预埋人工缺陷的蜂窝夹芯复合材料、模压复合材料和陶瓷基复合材料试样,利用自主研制的内置专用信号处理单元的空气耦合超声无损检测系统进行试验,实现GFRP蒙皮Nomex蜂窝夹芯复合材料模拟脱粘缺陷检测、模压复合材料模拟内部分层缺陷检测以及C/SiC复合材料模拟内部分层缺陷检测。试验结果表明,空气耦合超声无损检测技术可应用于蜂窝夹芯复合材料、模压复合材料以及陶瓷基复合材料构件的非接触无损检测,在航空航天工程领域应用前景广阔。

空气耦合式超声波无损检测技术的发展

空气耦合式超声波无损检测技术具有完全非接触、无损伤的特点,可用于传统超声检测手段难以适应的场合。本文介绍了空气耦合式超声检测技术的发展历程和主要难点,总结了该技术近几年的实际应用情况,分析了该技术的局限性。

空气耦合式超声检测在航空无损检测中的应用

针对复合材料的无损检测问题,探讨了一种基于穿透式异侧检测模式的空气耦合式超声波检测技术,阐述了该技术的基本原理。参照传统的液浸式超声波检测技术,以航空工业中重要的-γTiAl基合金为研究对象,对检测过程中信号的衰减与损耗进行了详细的理论分析与数值计算。结果表明,超声波在介质交界面处的反射损耗和在空气中的传输衰减是目前空气耦合式超声检测技术应用遇到的主要难题,而研制新型超声波换能器是解决问题的关键。

纤维层内树脂流动的空气耦合超声无损检测

采用空气耦合超声无损检测仪,对部分浸润预浸料中树脂沿纤维层厚度方向的浸渍流动进行了实时检测研究。首先将部分浸润预浸料放置在真空袋中,然后固定在扫描机构上,抽真空,考察在一个大气压作用下不同时刻树脂的浸润流动情况,通过C扫描图片实时、快速检测出树脂的浸润流动变化,并应用达西定律计算了碳纤维网架的渗透率。同时,将观察区域截取试样制备成金相分析试样,通过显微分析验证了C扫描图像分析的准确性。结果表明,空气耦合超声C扫描方法是检测预浸料中树脂沿纤维层厚度方向流动的一种快速和有效的方法。

相位编码脉冲压缩方法在空气耦合超声检测信号处理中的应用

由于声波在空气介质中的衰减及气固界面巨大声阻抗差导致空气耦合超声透射信号信噪比差,大大影响检测结果的可靠性及缺陷定量精度。针对上述问题,基于雷达系统相位编码脉冲压缩技术的基本原理讨论匹配滤波器的设计及其在空气耦合超声检测中的实现,分析不同巴克码信号、带宽及载波周期数对脉冲压缩效果的影响,并以玻璃纤维复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)试样为对象,对比用单频正弦及相位编码脉冲压缩方法获得的透射超声信号信噪比及C扫描缺陷定量精度。试验结果表明选择换能器中心频率作为13位巴克码信号带宽时,脉冲压缩信号主瓣脉宽最小、幅值最大;相位编码脉冲压缩后超声信号信噪比较单频信号提高了12.4 dB,缺陷边缘更清晰且定量精度较单频信号提高了12%。说明在空气耦合超声检测中采用相位编码脉冲压缩技术能显著提高接收信号信噪比及缺陷定量精度。

空气耦合超声检测中脉冲压缩方法的参数选优

多种脉冲压缩方法已成为提高空气耦合超声检测信号信噪比(SNR)的有效手段,而实际使用中面临如何选取合适参数以获得更好压缩效果的问题.基于脉冲压缩技术的基本原理及其在超声检测中的实现,建立了具备超声信号脉冲压缩实时处理的空气耦合超声检测系统.使用窄带空气耦合超声换能器分别就线性调频、非线性调频及相位编码脉冲压缩方法的关键参数对压缩效果的影响开展了实验研究,获得了脉冲压缩参数选取准则.最后以模拟缺陷的蜂窝夹芯复合材料试样为对象,验证了参数选优后的脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用效果.

线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用研究

为了提高空气耦合超声检测中的信号强度及其信噪比,研究线性调频脉冲压缩技术在空气耦合超声检测中的应用。介绍线性调频脉冲压缩技术的基本原理及其匹配滤波器的设计与实现,分析脉冲压缩参数对空气耦合超声检测结果的影响,试验研究不同激励方式对空气耦合超声换能器接收信号的影响以及脉冲压缩方法对提高信噪比的实际效果,构建空气耦合超声C扫描检测系统,对碳纤维增强复合材料板进行检测试验。研究结果表明:相对于常规脉冲激励方式,连续波激励方式可提高换能器的能量转换效率,激励信号频率特性与换能器频率特性相一致时效果最佳;应用线性调频脉冲压缩方法后,空气耦合超声检测的信噪比有了明显提高,检测效果得到了明显改善。

空气耦合超声探头声场及其对检测的影响

搭建空气耦合超声探头声场的指向性测量系统,考察4种型号的空气耦合超声探头声场的指向性。对预制分层缺陷的复合材料试样进行检测,分析了声场对检测结果的影响。结果表明,低频率、平探头的声场能量高,指向性较差,而高频率、聚焦探头声场能量低,指向性好,检测横向分辨率高。在保证穿透能力的前提下,应尽量选择后者。根据探头声场分布情况,合理调整检测距离,使被检材料位于探头的焦区内,也能够提高检测灵敏度。

复合材料空气耦合超声检测技术

空气耦合式超声检测具有完全非接触、非侵入、无损伤的特点,能够更好地运用于传统超声检测难以适应的情形,具有极为广阔的发展前景。本文就近年来空气耦合超声检测技术的研究现状进行了系统综述,简明扼要地分析和介绍了当前空气耦合超声检测的研究热点及进展,重点介绍了压电类换能器的研究现状和目前应用较成功的信号处理技术。最后,展望了空气耦合超声检测的发展趋势和应用前景。

基于空气耦合超声对储油罐液位的检测

随着石油在国民生产生活中的广泛应用,对储油罐油品液位的无损检测技术要求越来越高。针对储油罐罐壁厚度为5 mm的钢制储油罐为对象,探讨空气耦合超声检测技术对储油罐检测的可行性。利用数值计算和试验分析两种方法,使用空气耦合超声换能器激励出钢板中不同模态的兰姆波,对储油罐内不同介质中兰姆波传播进行模拟,分析不同参数对接收信号幅值以及储油罐内不同介质接收到泄漏兰姆波幅值大小的影响。结果表明,使用空气耦合超声泄漏兰姆波对几种不同介质的界面在10 mm范围内能够进行良好区分,其检测结果满足实际检测需求,可以利用泄漏兰姆波A0模式对储油罐液位进行检测。

航天复合材料空气耦合式超声检测技术研究及应用

系统地回顾了空气耦合超声检测技术的发展进程，阐述了空气耦合超声检测基本原理及其理论，分析归纳出影响检测性能的4大技术瓶颈及其相关解决手段，即：①气／固分界面强反射影响；②气／固分界面强折射影响；③超声传播中空气吸收影响；④弱信号处理。从理论研究和实际工程应用出发，以航天复合材料构件的非接触超声检测技术为背景，基于穿透式空气耦合超声检测模式，建立空气耦合超声检测实验系统，并与传统浸入式超声检测技术相比较，分析和评估了空气耦合超声在实际应用中的检测性能。开展空气耦合式超声检测技术研究对提高我国无损检测水平具有理论参考和工程应用价值。

空气耦合超声检测系统开发与测试

信噪比是影响空气耦合超声技术检测性能的重要因素。为将脉冲压缩技术引入空气耦合超声检测技术中以提高信噪比,借助虚拟仪器、信号采集与处理、传感器等技术开发了一套空气耦合超声检测系统。系统以LabVIEW程序前面板为用户界面,可实现超声发射信号产生、接收信号处理与扫查成像控制的功能。利用该系统进行了与专用商业设备(NCA1000)对比的换能器收发性能测试试验,有机玻璃试块声速测量试验及碳纤维增强复合材料缺陷成像试验,试验结果表明系统参数设置灵活,具有较高的精度并可实现空气耦合超声检测的声速测量与缺陷成像功能,具有较好的应用前景。