[发明专利]碳化硅纤维增强复合材料变频超声检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种碳化硅(SiCsubgt;f/subgt;/SiC)纤维增强复合材料变频超声检测方法及装置，利用不同频率声波在SiCsubgt;f/subgt;/SiC复合材料中具有不同的声学传播行为，提出的变频超声检测方法包括不同频率组合的超声波，利用其中的低频超声波具有穿透能力强、高频超声波具有检测分辨率好的特点，只需要一次扫描即可实现SiCsubgt;f/subgt;/SiC复合材料的变频超声检测，从而显著地改善了入射声波在SiCsubgt;f/subgt;/SiC复合材料中的穿透能力，同时又具有很好的检测分辨率和缺陷检出灵敏度，表面检测盲区小，检测效率高。

技术领域

本发明涉及超声波检测领域，特别涉及一种碳化硅纤维增强复合材料变频超声检测方法及装置。

背景技术

碳纤维增强(SiC_f/SiC)复合材料因其具有优越的高耐热性能，不断在航空航天领域得到应用。因此，其质量检测与内部缺陷表征、评估与无损检测非常重要。微观和介观上，SiC_f/SiC复合材料具有多孔材料物理特征，难以对其实施无损检测与缺陷评估。目前主要采用X射线、超声和红外检测方法进行检测。X射线检测方法主要不足是：X射线方法对SiC_f/SiC复合材料内部分层不敏感，通常难以有效检出。作为一种改进，另一种检测方法是采用常规的超声检测方法，其主要不足是：声波衰减非常剧烈，从而造成入射声波难以穿透被检测的SiC_f/SiC复合材料，进而造成不可检，作为一种改进方法，就是降低超声波的频率，而这会显著降低检测灵敏度和检测分辨率，增加超声反射法检测表面盲区，从而不能满足SiC_f/SiC复合材料的检测要求，而且采用常规的单一频率的超声检测方法，在每次更换不同频率的超声换能器时，则需要重新进行扫描检测，检测效率非常低。还有一种选择就是采用红外检测方法，但红外检测方法的主要不足是：仅对SiC_f/SiC复合材料表面和近表面较大的缺陷有一定的检出能力，检出缺陷定量困难，热加载过程难以准确控制，进而容易引起检测结果误判或漏检。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种碳化硅纤维增强复合材料变频超声检测方法，旨在解决上述背景技术提到的问题。

为实现上述目的，本发明提出的碳化硅纤维增强复合材料变频超声检测方法，包括：

生成一组变频超声波发射信号，所述的变频超声波发射信号包括一组频率f₁、f₂...f_n的变频超声波发射信号，将所述的一组频率为f₁、f₂...f_n的变频超声波发射信号经过发射换能器电声换能后形成一组变频发射超声波u_t(f₁,f₂,...,f_n)，并从指定的被检测碳化硅纤维增强复合材料表面入射到其内部；

通过接收换能器接收所述的一组频率为f₁、f₂...f_n的变频超声波u_t(f₁,f₂,...,f_n)的透射或反射变频超声波，将此反射或透射超声波经过接收换能器声电转换后得到一组频率为f₁、f₂...f_n的变频超声波接收信号u_r(f₁,f₂,...,f_n)，并将所述的一组频率为f₁、f₂...f_n的变频超声波接收信号经过处理后得到一组频率为f₁、f₂...f_n的变频超声评定信号v(f₁,f₂,...,f_n)；