實(shí)驗(yàn)名稱：CFRP板分層缺陷的空耦超聲原位測量

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：空氣耦合超聲技術(shù)能夠檢測在用CFRP板中的缺陷確保其應(yīng)用安全。傳統(tǒng)的空氣耦合超聲方法通常依賴于線性缺陷指數(shù)在表征小尺寸缺陷方面無效。此外掃描步長完全限制了它們的成像空間分辨率，導(dǎo)致成像空間分辨率與檢測效率之間的矛盾。為了解決上述問題提出了非線性缺陷指數(shù)和自適應(yīng)加權(quán)成像算法。非線性缺陷指數(shù)使用蘭姆波的相對非線性系數(shù)增強(qiáng)檢測小尺寸缺陷的能力。考慮到波束寬度，自適應(yīng)加權(quán)成像算法構(gòu)造了任意成像點(diǎn)與所有成像點(diǎn)之間的關(guān)系掃描路徑。此時(shí)，成像空間分辨率可以任意設(shè)置，消除了取決于掃描步長。

研究方向：復(fù)合材料無損檢測

測試設(shè)備：ATA-2041高壓放大器、信號發(fā)生器、功率放大器、二維移動(dòng)平臺(tái)、前置放大器、高速采集卡等。

圖1：實(shí)驗(yàn)裝置原理圖

實(shí)驗(yàn)過程：任意信號函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生漢寧窗調(diào)制中心頻率為200kHz的正弦脈沖信號。隨后采用電壓功率放大器將激勵(lì)信號電壓提高到400Vpp，以確保空氣耦合換能器激發(fā)足夠的聲學(xué)能量。由XZ調(diào)節(jié)平臺(tái)調(diào)節(jié)兩個(gè)空氣耦合超聲換能器之間的水平距離以及空氣耦合超聲傳感器和CFRP板之間的垂直距離。角度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)空氣耦合超聲換能器的入射角和接收角θ，確保空耦超聲換能器在CFRP板中產(chǎn)生Lamb波，并消除直達(dá)波的干擾。XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)0°纖維方向和90°纖維方向的步進(jìn)掃描。由于空氣中的信號衰減較大，前置放大器對空耦超聲換能器的接收信號進(jìn)行放大。高速采集卡采集回波信號并上傳至上位機(jī)進(jìn)行處理和成像。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖2：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的非線性缺陷指數(shù)可以比線性缺陷指數(shù)更準(zhǔn)確地表征小尺寸缺陷缺陷指數(shù)。當(dāng)增加掃描步長以提高檢測效率時(shí)自適應(yīng)加權(quán)成像算法可以獲得更好的成像空間分辨率對傳統(tǒng)的缺陷概率成像算法進(jìn)行了改進(jìn)。對于直徑為10mm的小缺陷，所提出的方法的面積檢測誤差僅為7.8%，而傳統(tǒng)的該方法的誤差為22.4%。

功率放大器推薦：ATA-2041高壓放大器

圖：ATA-2041高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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