航空复合材料孔隙率的超声波衰减法检测

以国内自主研制的首款全机身复合材料某型号飞机使用的复合材料板试件为试验样品,采用超声脉冲回波法对其进行孔隙率无损检测。对采集的超声回波射频信号进行希尔伯特变换(Hilbert Transform),并进一步滤波后得到一次底波和二次底波的包络信号,进而计算相应的声衰减系数;结合金相法抽检获得实际的孔隙率含量,标定得到超声波衰减系数与孔隙率含量之间的经验公式;利用该经验公式对余下的同一批复合材料进行孔隙率检测,并将预测结果与随后进行的金相法检测结果进行对比。试验表明,这些结果具有很好的一致性,说明该方法具有一定的实用性。

超声波衰减法测量应力的理论与实验研究

从理论上和实验上探讨了用波衰减法测量应力的可行性。理论研究表明,对于多种岩石,衰减系数比可以表示成主应力的二次多项式的关系。结合弹性与统计理论,作者建立了钻孔超声波衰减法测量应力的理论模型,并预测了钻孔附近的主应力的大小和方向。实验研究分为两部分:岩芯试件在单轴压应力作用下的声波衰减与应力间关系的标定实验,以及带有水平钴孔的砂岩、石灰岩和花岗岩立方试块在外加单轴或双轴压应力作用下的钴孔衰减测量实验。实验中仅用纵波。实验结果表明,用波衰减法测量深部岩体的原岩应力是可行的。

基于聚焦式超声波传感器的悬移质浓度测量研究

液体中悬移质含量是表征液固两相流的重要参数之一,其准确测量具有重要意义。基于超声波在悬移质中传播的衰减效应,提出了一种新型聚焦式传感器对悬移质的浓度进行测量。以不同悬移质浓度和粒径的水-泥沙混合物作为测量介质,利用数据采集卡获取衰减反馈波形,经过小波去噪和快速傅里叶变换FFT(Fast Fourier Transformation)得到衰减信号的频谱图,根据浓度与衰减系数对应关系建立悬移质浓度模型。实验数据表明,混合粒径和单一粒径下衰减系数与浓度分别呈现三次函数关系和良好的幂函数关系,在实验范围内,3种不同平均粒径下的模型平均相对误差基本在3%以内,均方根误差在10%以内,证明了所建立的模型有一定的可行性。