[发明专利]一种用于复合材料泡沫结构的超声检测方法

权利要求书

1.一种用于复合材料泡沫结构的超声检测方法，利用超声穿透法检测系统进行复合材料泡沫结构(6)超声检测，超声穿透法检测系统主要包括发射换能器(1)、接收换能器(2)、超声单元(3)、信号处理单元(4)、扫查单元(5)和显示单元(7)，其特征是，

利用发射换能器(1)产生大能量冲击脉冲作为入射超声波u_p，从复合材料泡沫结构(6)的一侧入射，形成探测超声波，利用接收换能器(2)从复合材料泡沫结构(6)的另一侧接收u_p在复合材料泡沫结构(6)中形成的透射超声波u_t，

1)当复合材料泡沫结构(6)为整体泡沫结构时，透射超声波u_t近似表示为，

这里，

ρ₀—发射换能器(1)和接收换能器(2)与复合材料泡沫结构(6)右蒙皮(6d)和左蒙皮(6a)表面之间的声学耦合介质的密度，

ρ₁—为复合材料泡沫结构(6)右蒙皮(6d)和左蒙皮(6a)的密度，

ρ₂—为复合材料泡沫结构(6)中的泡沫的密度，

c₀—为发射换能器(1)和接收换能器(2)与复合材料泡沫结构(6)右蒙皮(6d)和左蒙皮(6a)表面之间的声学耦合介质中的声速，

c₁—为复合材料泡沫结构(6)右蒙皮(6d)和左蒙皮(6a)中的声速，

c₂—为复合材料泡沫结构(6)中的泡沫中的声速，

当在复合材料泡沫结构(6)中存在缺陷，此时接收换能器(2)接收到的透射超声波u_r近似表示为，

这里，

S_u—为发射换能器(1)和接收换能器(2)在复合材料泡沫结构(6)中形成的两个声束面积(1a和2a)，

S_d—为复合材料泡沫结构(6)中缺陷在垂直声波传播方向的投影面积,

进行缺陷判别：

利用接收换能器(2)接收来自被检测复合材料泡沫结构(6)中的透射超声波u_t和u_r，根据式(2)判别复合材料泡沫结构(6)中有无缺陷，

u_r＝u_t，无缺陷，

u_ru_t，当S_uS_d，有缺陷，

u_r→0，当S_uS_d，有缺陷，且缺陷面积较大，

2)当复合材料泡沫结构(6)为右泡沫(6c)和左泡沫(6b)两层泡沫胶接而成时，透射超声波u′_t近似表示为，

这里，

ρ₃—为用于粘接蒙皮(6d)/泡沫(6b)、泡沫(6c)/泡沫(6b)、泡沫(6b)/蒙皮(6a)的胶接层的材料密度，

c₃—为用于粘接蒙皮(6d)/泡沫(6b)、泡沫(6c)/泡沫(6b)、泡沫(6b)/蒙皮(6a)的胶接层材料中的声速，

当在复合材料泡沫结构(6)中存在缺陷，此时接收换能器(2)接收到的透射超声波u'_r近似表示为，

进行缺陷判别：

利用接收换能器(2)接收来自被检测复合材料泡沫结构(6)中的透射超声波u′_t和u'_r，根据式(4)判别复合材料泡沫结构(6)中有无缺陷，

u'_r＝u′_t，无缺陷，

u'_ru′_t，当S_uS_d，有缺陷，

u'_r→0，当S_uS_d，有缺陷，且缺陷面积较大，

3)不同复合材料泡沫结构的检测，

对于不同复合材料泡沫结构的检测，由于ρ₁、ρ₂、c₁、c₂不同，同样利用式(1)至式(4)，进行缺陷的判别，

4)检测结果显示，

根据接收换能器(2)接收到的透射超声波u_r和u'_r，将其转换为视频信号或者射频信号，显示检测结果。