變厚度復(fù)合材料結(jié)構(gòu)超聲反射法成像的缺陷識(shí)別與定量表征

徐 瑩，張德魁，郝 威，王 玨

(1.沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司，沈陽(yáng) 110000；2.沈陽(yáng)航盛科技有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110000)

近年來(lái)，復(fù)合材料成為航空、航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域中重要的結(jié)構(gòu)材料，復(fù)合材料的大量應(yīng)用更是成為衡量新一代飛機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志[1-3]。然而，復(fù)合材料在制造、裝配、服役等階段很容易產(chǎn)生不同類(lèi)型的危害性缺陷，如分層、脫黏、孔隙等，這些缺陷會(huì)嚴(yán)重影響零件的性能。隨著復(fù)合材料在航空領(lǐng)域需求的不斷增加，行業(yè)對(duì)這些缺陷的檢測(cè)也提出了更高的要求，不但需要對(duì)缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)定位和可靠識(shí)別，還需要使用自動(dòng)化的檢測(cè)手段來(lái)保證檢測(cè)效率[4]。對(duì)于復(fù)雜的變厚度層壓結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制件的超聲檢測(cè)，要實(shí)現(xiàn)缺陷的可靠自動(dòng)化識(shí)別難度較大，因此目前對(duì)該類(lèi)復(fù)合材料制件基本采用手動(dòng)方式進(jìn)行檢測(cè)。手動(dòng)檢測(cè)對(duì)人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高，不僅工作強(qiáng)度大、檢測(cè)效率低，而且檢測(cè)者難以控制換能器進(jìn)行均勻掃描，容易造成漏檢，同時(shí)也沒(méi)有可追溯的圖像信息[5]。因此，探尋一種可靠性高的自動(dòng)化檢測(cè)方案十分必要。

在超聲反射法檢測(cè)中，常規(guī)的C掃描成像方式是對(duì)缺陷波單獨(dú)成像，通過(guò)在表面回波與底波之間設(shè)置缺陷分析區(qū)間，采集超聲信號(hào)，以直觀表征零件內(nèi)部的缺陷狀態(tài)。缺陷分析區(qū)間的確定在自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)缺陷的可靠識(shí)別中起到至關(guān)重要的作用。對(duì)于復(fù)雜變厚度層壓結(jié)構(gòu)，各掃描點(diǎn)的底波位置會(huì)隨零件厚度的變化而改變，這給缺陷分析區(qū)間的確定帶來(lái)較大困難。國(guó)內(nèi)關(guān)于這方面的研究方法主要分為3種：一種方法是通過(guò)波形識(shí)別，對(duì)表面回波和底波進(jìn)行算法跟蹤，從而對(duì)缺陷分析區(qū)間的閘門(mén)進(jìn)行自動(dòng)設(shè)置，目前此種算法僅適用于厚度漸變零件中非近表面缺陷的識(shí)別，對(duì)于厚度突變的零件，其檢測(cè)效果不穩(wěn)定且誤差較大[6]；另一種方法是利用改進(jìn)型的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲取零件采樣點(diǎn)位置信息與靈敏度之間的映射關(guān)系，生成各采樣點(diǎn)的靈敏度模板，再使用最小二乘法來(lái)擬合厚度與靈敏度之間的關(guān)系方程，通過(guò)換能器的位置信息算出各采樣點(diǎn)的厚度并隨之調(diào)整閘門(mén)寬度，該方法解決了厚度突變零件和大厚度衰減材料在底波前出現(xiàn)雜波或多峰導(dǎo)致的波形識(shí)別困難的問(wèn)題，但該方法的模板普適性差，前期生成靈敏度模板的過(guò)程中數(shù)據(jù)采樣的工作量巨大，因此不適用工業(yè)的批量檢測(cè)[7]；還有一種方法是利用多電子閘門(mén)成像技術(shù)，通過(guò)在變厚度層壓板最厚區(qū)域的表面回波與底波之間設(shè)置多個(gè)首尾相連閘門(mén)的方式采集信號(hào)，進(jìn)行超聲C掃描成像，然后對(duì)各個(gè)深度的C掃描圖像進(jìn)行組合分析，得到表征變厚度零件各個(gè)厚度區(qū)內(nèi)部缺陷信息的檢測(cè)圖像，不過(guò)這種方法得到的每幅C掃描圖像只反映了對(duì)應(yīng)厚度區(qū)的部分信息，無(wú)法在整體上反映缺陷在零件中的分布[8]。

基于上述方法的局限性，筆者提出一種新的C掃描反射法自動(dòng)化檢測(cè)成像與缺陷識(shí)別方案，主要研究如何在保證檢測(cè)結(jié)果可靠的基礎(chǔ)上，通過(guò)不同成像方法的復(fù)合分析，擴(kuò)大缺陷分析區(qū)間的范圍，以實(shí)現(xiàn)不規(guī)則變厚度復(fù)合材料零件中缺陷的自動(dòng)化識(shí)別與定量表征。

1 超聲反射法成像檢測(cè)

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)超聲反射法檢測(cè)的基礎(chǔ)是使入射聲波在復(fù)合材料中形成各種反射，通過(guò)選用合適的入射聲波，使其與復(fù)合材料相互作用后，在復(fù)合材料中形成有效的檢測(cè)信號(hào)。這些聲學(xué)反射信息可表征材料內(nèi)部的多種缺陷和結(jié)構(gòu)特征，故可利用各種可視化的信號(hào)顯示方式或成像方式再現(xiàn)超聲檢測(cè)結(jié)果，對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。通常，識(shí)別缺陷所需要的超聲信號(hào)信息包括脈沖回波的形態(tài)特征、幅度大小和時(shí)域位置[4]。常見(jiàn)的C掃描成像方式有缺陷波成像、底波成像和位置成像3種[9]。缺陷波成像能夠直觀反映零件內(nèi)部的缺陷；底波成像能夠用底波幅值表征零件內(nèi)部是否存在缺陷或異常；位置成像是反映零件厚度和缺陷深度的有效手段。

傳統(tǒng)成像方法適用于等厚的層壓結(jié)構(gòu)，對(duì)于不規(guī)則的變厚度結(jié)構(gòu)，其底波位置會(huì)隨零件厚度的變化而相應(yīng)變化；對(duì)于上板和下板厚度均有變化的板板黏接結(jié)構(gòu)，其波形圖中膠膜波和底波位置變化的情況會(huì)更加復(fù)雜。同時(shí)，復(fù)合材料中允許出現(xiàn)的缺陷尺寸往往較大(一般大于超聲換能器晶片尺寸)，當(dāng)零件中出現(xiàn)某類(lèi)缺陷時(shí)，底波可能會(huì)因超聲波被缺陷阻擋而完全消失，甚至有時(shí)會(huì)出現(xiàn)缺陷的二次回波，若系統(tǒng)軟件不具備有效的底波位置識(shí)別功能和動(dòng)態(tài)閘門(mén)對(duì)底波的自動(dòng)跟蹤功能，將難以實(shí)現(xiàn)底波成像和缺陷波成像。

1.1 成像方法

由于底波以及底波與表面回波之間的波形特征均可反映零件的內(nèi)部信息，故將有效分析區(qū)間定義為在時(shí)域上由表面回波至底波(包含底波)的半開(kāi)區(qū)間。根據(jù)變厚度復(fù)合材料結(jié)構(gòu)底波和板板黏接界面的膠膜波在時(shí)域位置上隨層板厚度變化而變動(dòng)的特點(diǎn)，成像方法如下所述。

首先，根據(jù)變厚度零件的厚度范圍確定最大有效分析區(qū)間，設(shè)置包含最大有效分析區(qū)間的閘門(mén)。其次，在此范圍內(nèi)分別采集表面回波之后出現(xiàn)的首個(gè)反射回波前沿到表面回波的距離信息(簡(jiǎn)稱(chēng)“首沿位置”)、最后一個(gè)反射回波的后沿到表面回波的距離信息(簡(jiǎn)稱(chēng)“尾沿位置”)、所有反射回波中最高回波波峰到表面回波的距離信息(簡(jiǎn)稱(chēng)“峰值位置”)和最后一個(gè)反射回波的幅值信息(簡(jiǎn)稱(chēng)“尾沿波幅”)。最后，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，形成4幅C掃描圖像。脈沖反射法C掃描成像示意如圖1所示。

圖1 脈沖反射法C掃描成像示意

1.2 缺陷識(shí)別方案

復(fù)合材料中常見(jiàn)的缺陷類(lèi)型有分層、脫黏、夾雜和孔隙，下面結(jié)合這4種缺陷的檢測(cè)原理和不同情況的波形特征，簡(jiǎn)述該成像方法對(duì)應(yīng)的缺陷識(shí)別方案。

一般復(fù)合材料中的拒收缺陷尺寸均大于換能器的有效聲束范圍，故僅討論缺陷尺寸大于探頭直徑的情況。

1.2.1 分層

超聲檢測(cè)分層缺陷波形如圖2所示，根據(jù)超聲檢測(cè)原理，對(duì)于層壓板結(jié)構(gòu)，在表面回波與底波之間出現(xiàn)分層缺陷反射回波，同時(shí)底波消失[見(jiàn)圖2(b)]，部分情況下還會(huì)伴隨出現(xiàn)缺陷波的二次回波[見(jiàn)圖2(f)]。對(duì)于板板黏接結(jié)構(gòu)，若分層缺陷出現(xiàn)在上板，則膠膜波和底波均消失；若分層缺陷出現(xiàn)在下板，則膠膜波存在，底波消失[見(jiàn)圖2(d)和2(e)]。

圖2 超聲檢測(cè)分層缺陷波形

由圖2(a)～2(e)的波形可以看出，對(duì)于層壓板優(yōu)區(qū)、層壓板分層、板板黏接結(jié)構(gòu)優(yōu)區(qū)、板板黏接結(jié)構(gòu)上板分層和下板分層等5種情況來(lái)說(shuō)，零件厚度變化時(shí)，底波或膠膜波的位置會(huì)有相應(yīng)變動(dòng)，而無(wú)論零件厚度如何變化，位于最末端的反射回波總是底波或者分層波。因此，在這些情況下可以使用 “尾沿位置”進(jìn)行C掃描成像，這樣可以在優(yōu)區(qū)處表征零件的厚度，在分層處表征缺陷的深度。

當(dāng)分層缺陷的深度小于零件最大厚度的二分之一時(shí)，其二次回波或多次回波會(huì)落在最大有效分析區(qū)間內(nèi)。在該情況下，“尾沿位置”將無(wú)法準(zhǔn)確反映分層缺陷的深度。如圖2(f)所示，分層波的幅值高于其二次回波的，為排除分層缺陷二次回波的干擾，可采用 “峰值位置”C掃描圖進(jìn)行輔助評(píng)判。

綜上所述，對(duì)于分層缺陷，可以使用“尾沿位置”C掃描圖表征零件的整體厚度，并判斷是否存在缺陷。若存在缺陷，則使用“峰值位置”C掃描圖進(jìn)行輔助判斷。當(dāng)兩圖中的深度信息不同時(shí)，取“峰值位置”的深度作為最終缺陷深度。

1.2.2 脫黏

脫黏是指板板黏接結(jié)構(gòu)中上板與下板的分離。當(dāng)出現(xiàn)脫黏時(shí)，膠膜波的波幅上升變?yōu)槊擆げǎ瑫r(shí)底波消失。若脫黏，則上板的厚度小于零件最大厚度的二分之一，脫黏波的二次回波將落在最大有效分析區(qū)間內(nèi)，此時(shí)脫黏具有與分層相似的波形特征，因此同樣可以使用“尾沿位置”C掃描圖對(duì)缺陷進(jìn)行識(shí)別，并通過(guò)“峰值位置”C掃描圖進(jìn)行輔助判斷，以排除二次回波的干擾。

1.2.3 夾雜

由于復(fù)合材料制造工藝的特殊性，制作過(guò)程中可能夾帶的外來(lái)物種類(lèi)繁多。有些夾雜物的聲阻抗與復(fù)合材料的聲阻抗相差很大，其聲強(qiáng)反射率接近于1，使得檢測(cè)聲波被夾雜物阻擋而幾乎全部反射；有些夾雜物的聲阻抗與復(fù)合材料的聲阻抗十分接近，其聲強(qiáng)反射率接近于0，從而使得夾雜缺陷的反射回波幅值很低，不易發(fā)現(xiàn)。

由于各種夾雜物的聲學(xué)特性不盡相同，所以?shī)A雜缺陷是較為復(fù)雜的一種缺陷。

當(dāng)換能器位于與復(fù)合材料聲阻抗相差很大的夾雜缺陷上時(shí)，表面回波與底波之間出現(xiàn)缺陷波，同時(shí)底波消失；當(dāng)換能器位于與復(fù)合材料聲阻抗相接近的夾雜缺陷上時(shí)，缺陷波波幅較低(一般低于板板黏接結(jié)構(gòu)中的膠膜波波幅)，且底波波幅略低于附近優(yōu)區(qū)的底波波幅，若該缺陷位于板板黏接結(jié)構(gòu)中的上板，則膠膜波幅也比附近優(yōu)區(qū)的膠膜波幅略低。綜上所述，按照波形特征可將夾雜缺陷分為底波消失型和底波存在型兩類(lèi)。根據(jù)兩種類(lèi)型夾雜中缺陷出現(xiàn)的深度位置進(jìn)行分類(lèi)，大致分為以下6種情況，如圖3所示。

圖3 夾雜缺陷波形

由圖3(a)～3(c)可知，底波消失型夾雜缺陷具有與分層相同的波形特征，因此可以使用“尾沿位置”C掃描圖表征零件整體厚度，并判斷是否存在缺陷；使用“峰值位置”C掃描圖表征缺陷深度。由圖3(d)～3(e)可知，對(duì)于底波存在型夾雜，夾雜波幅低于底波波幅和膠膜波幅，且?jiàn)A雜波為表面回波之后的首個(gè)反射回波。在這種情況下，可使用“首沿位置”進(jìn)行C掃成像，這樣可以在優(yōu)區(qū)處表征層壓板的厚度或板板黏接結(jié)構(gòu)上板的厚度，在缺陷處表征夾雜缺陷的深度。

對(duì)位于板板黏接結(jié)構(gòu)下板中的底波存在型夾雜缺陷，如圖3(f)所示，夾雜波既不是有效分析區(qū)間內(nèi)的首波，也不是尾波，還不是最高波，那么使用該成像方法則不容易采集到此類(lèi)缺陷的位置信息。此時(shí)，可將換能器放置到零件的對(duì)面一側(cè)，那么缺陷相對(duì)于換能器的位置則變?yōu)榱税灏屦そ咏Y(jié)構(gòu)中的上板，波形與圖3(e)所示波形相同，因此可從零件的對(duì)面一側(cè)入射聲波，使用相同方法補(bǔ)充檢測(cè)。

綜上所述，對(duì)于底波消失型夾雜，應(yīng)使用“尾沿位置”C掃描圖對(duì)缺陷進(jìn)行識(shí)別，并通過(guò)“峰值位置”C掃描圖表征缺陷的深度。對(duì)于底波存在型夾雜，應(yīng)使用“首沿位置”信息識(shí)別缺陷。如果是層壓板結(jié)構(gòu)，僅從零件一側(cè)入射聲波即可，而對(duì)于板板黏接結(jié)構(gòu)，應(yīng)將換能器分別置于零件的兩側(cè)進(jìn)行掃查，以保證其上板和下板中的缺陷均能被檢出。

1.2.4 孔隙密集

復(fù)合材料中的孔隙密集缺陷是眾多微小孔隙均勻地分布于樹(shù)脂或樹(shù)脂和纖維界面之間的一種體積型缺陷。這些微小孔隙構(gòu)成了多個(gè)細(xì)微的聲波反射體，使得表面回波與底波之間出現(xiàn)微小叢狀雜波,同時(shí)底波在一定程度上有所降低，如圖4所示?？紫睹芗毕莸脑u(píng)判依據(jù)一般是底波幅值降低的程度，而底波是最大有效分析區(qū)間內(nèi)最末端的反射回波，因此可使用“尾沿波幅”所形成的C掃描圖像識(shí)別孔隙密集缺陷。

圖4 孔隙密集缺陷波形

值得注意的是，當(dāng)使用脈沖反射法檢測(cè)變厚度層壓板零件時(shí)，由于復(fù)合材料各向異性的特點(diǎn)，底波波幅會(huì)隨著零件厚度的增加而降低。這是影響孔隙密集缺陷評(píng)判的一個(gè)重要因素。

大平面的回波聲壓如式(1)所示，由式(1)可得到底面的回波聲壓與零件厚度成反比。

(1)

式中：P0為聲源的起始聲壓；λ為介質(zhì)中聲波的波長(zhǎng)；x為圓盤(pán)聲源軸線上某一點(diǎn)距聲源的距離；S為圓盤(pán)聲源的面積。

根據(jù)式(2)，可得到儀器顯示屏上的信號(hào)幅度與聲壓成正比。

(2)

式中：P1為基準(zhǔn)聲壓；H1為基準(zhǔn)波幅高度;P2為底面回波聲壓;H2為底波信號(hào)幅度。

結(jié)合式(1)和式(2)，可得出零件底波在儀器顯示屏上的信號(hào)幅度與零件厚度成反比。換言之，在檢測(cè)變厚度層壓板零件時(shí)，隨著零件厚度的增加，底波幅度線性下降。

為了排除零件厚度變化對(duì)底波幅度的影響，應(yīng)使用設(shè)備或系統(tǒng)的時(shí)間修正增益功能,即TCG(深度補(bǔ)償)曲線， 以補(bǔ)償厚度增加引起的底波衰減。

另外，除了孔隙密集缺陷，材料中的小氣孔、富樹(shù)脂或底波存在型夾雜等不連續(xù)性也會(huì)導(dǎo)致底波衰減，故僅通過(guò)“尾沿波幅”識(shí)別孔隙密集缺陷具有一定的局限性。為了排除其他因素的干擾，可結(jié)合“首沿位置”C掃描圖輔助識(shí)別。

綜上所述，對(duì)于孔隙密集缺陷，應(yīng)使用“尾沿波幅”C掃描圖對(duì)缺陷進(jìn)行識(shí)別。當(dāng)零件厚度變化較大時(shí)，應(yīng)使用TCG曲線進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)還需要結(jié)合“首沿位置”C掃描圖輔助識(shí)別引起底波衰減的其他干擾因素。

1.2.5 小結(jié)

分層、脫黏、夾雜和孔隙密集4種典型缺陷的識(shí)別方法如表1所示。

表1 4種典型缺陷的識(shí)別方法

使用自動(dòng)化超聲反射法檢測(cè)層壓板和板板黏接結(jié)構(gòu)并存的變厚度零件時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)零件的厚度變化范圍設(shè)置TCG曲線和包含最大有效分析區(qū)間的閘門(mén)，然后從零件的一側(cè)進(jìn)行掃描，分別采集“尾沿位置”、“峰值位置”、“首沿位置”和“尾沿波幅”信息進(jìn)行成像，對(duì)于板板黏接結(jié)構(gòu)的區(qū)域，再?gòu)牧慵牧硗庖粋?cè)進(jìn)行掃描，采集“首沿位置”信息，共生成5幅C掃描圖像。

“尾沿位置”C掃描圖可以表征零件的整體厚度和其中是否存在分層、脫黏或底波消失型夾雜，若存在缺陷，則通過(guò)“峰值位置”C掃描圖判定缺陷的深度?！拔惭夭ǚ盋掃描圖可以表征零件是否存在底波衰減區(qū)域，若存在，則通過(guò)“首沿位置”C掃描圖輔助識(shí)別。對(duì)于層壓板區(qū)域，若“首沿位置”C掃描圖中沒(méi)有顯示，則可判定為孔隙密集缺陷；對(duì)于板板黏接結(jié)構(gòu)，零件兩側(cè)掃描的“首沿位置”C掃描圖中均沒(méi)有顯示，才可判定為孔隙密集缺陷。通過(guò)兩幅“首沿位置”C掃描圖，可以判斷層板中和靠近換能器一側(cè)上板中的底波存在型夾雜，若顯示的尺寸較大且輪廓邊緣清晰，則有可能是底波存在型夾雜，若尺寸較小且呈彌散性分布，則需要考慮是富樹(shù)脂、氣孔或材料不均勻等缺陷。

2 試驗(yàn)過(guò)程

2.1 設(shè)備與試塊

采用英國(guó)超聲波科學(xué)有限公司生產(chǎn)的CG8-1.5-2.9型超聲噴水反射法C掃描檢測(cè)系統(tǒng)，超聲換能器為Imasonic生產(chǎn)的水浸平探頭(晶片直徑為19 mm，頻率為5 MHz)，噴嘴直徑為3 mm。掃查對(duì)象是厚度為1.6810.56 mm的碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料階梯層壓板和板板黏接結(jié)構(gòu)試塊。試塊中預(yù)埋了聚四氟乙烯薄膜制成的人工分層和脫黏缺陷各47個(gè)，大小為φ3,φ5 mm，預(yù)埋在29個(gè)深度(階梯層板下表面23層間，45層間,…，5253層間，5455層間，薄板與各階梯層壓板的膠膜間,以及厚板與各階梯層壓板的膠膜間)。對(duì)比試塊中人工缺陷的預(yù)埋位置如圖5所示。

圖5 對(duì)比試塊中人工缺陷預(yù)埋位置示意

2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試塊的C掃描圖如圖6所示，可以看出，試塊中預(yù)埋的所有分層和脫黏缺陷在4種成像方式的C掃描圖中均有明顯顯示。

圖6 試塊C掃描圖

在圖6(a)中，優(yōu)區(qū)顯示的是試塊各個(gè)階梯的厚度，相鄰階梯之間以厚度相差0.5 mm設(shè)置調(diào)色板的顯示間距，即可通過(guò)不同的顏色反映各個(gè)階梯厚度的變化。不過(guò)，由于脈沖回波具有一定寬度，“尾沿位置”圖中的顯示厚度會(huì)比試塊的實(shí)際厚度偏大。同時(shí)，試塊中的分層和脫黏缺陷由于受到多次反射回波的影響，C掃描圖中顯示的缺陷深度不是其所在的真實(shí)深度。

圖6(b)是“首沿位置”所生成的C掃描圖像，由于檢測(cè)時(shí)超聲波是從如圖5所示方向入射的，圖6(b)中的標(biāo)示圈區(qū)域顯示的是板板黏接結(jié)構(gòu)的上板厚度，因?yàn)槊擆と毕菟诘纳疃扰c上板的厚度相同，故無(wú)法在位置圖中顯示出脫黏缺陷。

圖6(c)顯示的分層和脫黏缺陷的深度與圖6(a)顯示的不同，其顯示的深度是排除了多次反射回波的真實(shí)深度。

在圖6(d)中，由于沒(méi)有設(shè)置TCG曲線，底波波幅隨著試塊厚度的增加而減小。由于試塊的各個(gè)階梯處于等厚度區(qū)，故在相同厚度區(qū)的波幅高度均相同，若在同一厚度區(qū)出現(xiàn)了波幅降低，則可視為孔隙密集[見(jiàn)圖6(d)]。不過(guò)，對(duì)于厚度變化較大的零件，應(yīng)盡量使用TCG曲線補(bǔ)償厚度增加引起的底波衰減。

對(duì)圖6的4幅C掃描圖中人工缺陷的測(cè)量尺寸進(jìn)行定量分析，除圖6(b)中的標(biāo)示圈區(qū)域因結(jié)構(gòu)無(wú)法顯示外，其余尺寸受到設(shè)備精度及圖像分辨率的影響，允許誤差為±1 mm，測(cè)量結(jié)果均在誤差允許范圍內(nèi)。由此可見(jiàn)，4種成像方式顯示的缺陷尺寸與缺陷的實(shí)際尺寸是一致的，檢測(cè)時(shí)可根據(jù)識(shí)別缺陷類(lèi)型的需要，使用4種成像方式，以達(dá)到最佳的檢測(cè)效果。

3 結(jié)語(yǔ)

提出了一種根據(jù)變厚度零件厚度范圍設(shè)置包含最大有效分析區(qū)間閘門(mén)，以及采集多種信號(hào)圖像進(jìn)行組合分析的方法,用于分析識(shí)別復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的典型缺陷種類(lèi)。該方法可以對(duì)缺陷尺寸進(jìn)行可靠評(píng)判，解決了傳統(tǒng)成像方式因底波位置變動(dòng)而不易獲取缺陷分析區(qū)間的問(wèn)題。

(1) 對(duì)于復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)中的分層、脫黏和底波消失型夾雜，可使用“尾沿位置”C掃描圖表征零件的整體厚度，并判斷缺陷是否存在，使用“峰值位置”C掃描圖表征缺陷深度。底波存在型夾雜使用“首沿位置”信息識(shí)別缺陷，對(duì)于層壓板，僅從一側(cè)入射聲波即可，對(duì)于板板黏接結(jié)構(gòu)，將換能器分別置于零件的兩側(cè)進(jìn)行掃查，以保證其上板和下板中的缺陷均能被檢出。孔隙密集應(yīng)使用“尾沿波幅”C掃描圖識(shí)別缺陷，當(dāng)零件厚度變化較大時(shí)，使用TCG曲線補(bǔ)償零件厚度變化引起的底波衰減，同時(shí)結(jié)合“首沿位置”C掃描圖輔助識(shí)別氣孔、富樹(shù)脂以及底波存在型夾雜等其他干擾因素。

(2) “尾沿位置”成像、“首沿位置”成像、“峰值位置”成像、“尾沿波幅”成像等4種成像方式在識(shí)別不同種類(lèi)缺陷時(shí)有各自的優(yōu)勢(shì)。