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    188宝金博页面版: 空气耦合超声波的非破坏检查及成像处理

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    内容提示： 158器、高灵敏度空气耦合探头和前置放大器组成，开创了超声波无损检测行业在 21 世纪的新纪元，实现了超声波非接触式各种材料的音速测定及缺陷检出。 本文介绍了 NAUT21 的构成，阐述了在非接触空气耦合超声波检测时的最适实验条件、最适频率和探头形式。并详细的介绍了 NAUT21 系统在碳纤维强化复合材料（CFRP） 、玻璃纤维强化复合材料（GFRP） 、锂离子电池、刹车片、钢筋混凝土、橡胶材料及胶接材料等的检测应用。 2 空气耦合超声波检测方法 超声波从空气向固体材料中入射时，超声波的往返透射率可用下面的公式来表示。 2)(4sasaZAZZT?? ...

    文档格式：PDF | 页数：8 | 浏览次数：64 | 上传日期：2015-07-21 19:04:18 | 文档星级：
    158器、高灵敏度空气耦合探头和前置放大器组成，开创了超声波无损检测行业在 21 世纪的新纪元，实现了超声波非接触式各种材料的音速测定及缺陷检出。 本文介绍了 NAUT21 的构成，阐述了在非接触空气耦合超声波检测时的最适实验条件、最适频率和探头形式。并详细的介绍了 NAUT21 系统在碳纤维强化复合材料（CFRP） 、玻璃纤维强化复合材料（GFRP） 、锂离子电池、刹车片、钢筋混凝土、橡胶材料及胶接材料等的检测应用。 2 空气耦合超声波检测方法 超声波从空气向固体材料中入射时，超声波的往返透射率可用下面的公式来表示。 2)(4sasaZAZZT?? (1) 上式中，Aa,和 As 是空气和固体材料的声阻抗。在室温、一个大气压下,空气的声阻抗是 Za=420Rayl (1Rayl=1kg/m2s), 钢铁的声阻抗是 Za=45MRayl，将 Aa 和 As 带入式（1） ，空气和钢的往返透射率为 3.7×10-5。另外，超声波在空气中传播时会伴随着很大的衰减，往返透射率仅为接触法或水浸法的 1/10000。 超声波从空气入射到金属中时，在空气与金属界面几乎都能维持发射到金属中；而超声波从金属入射到空气中时，在金属与空气界面处几乎全部反射。所以用脉冲回波法几乎不能检测出材料内部缺陷的反射及散乱波形。而且接收信号需要 100dB 的增幅，又由于生波形的振玲（linging time）较长，缺陷的反射及散乱被表面反射波遮盖。 但是，用专用探头来接收从金属内部到达表面的超声波波动是很容易。所以，空气耦合超声波法利用发信和收信的探头的透射法或同侧 V 透射法可以实现各种目的的检测。如图 1 所示。 透射法透射法透射法透射法表面反射法表面反射法表面反射法表面反射法表面反射法表面反射法T/RT/RT/RT/RT/RT/RT/RT/RT/RT/R底面反射法（（V透射法）透射法）（（V透射法）透射法）（（V透射法）透射法）底面反射法底面反射法底面反射法底面反射法底面反射法R RR RR R R RT TT TT T T TR RR RR R R RT TT TT T T TR RR RR R R R纵波纵波纵波纵波纵波纵波或横波或横波或横波或横波或横波或横波T TT TT T T T表面波表面波表面波表面波表面波表面波底面反射法（表面波）底面反射法（表面波）底面反射法（表面波）底面反射法（表面波）导波导波导波导波导波导波T TT TT TT T T TGuided WaveGuided WaveGuided WaveGuided WaveR RR RR RR R R RR RR RR RR R R RT TT TT TT T T TGuided WaveGuided WaveGuided WaveGuided Wave 图 1 空气耦合超声波检测方法 图 2 是高灵敏度非接触空气耦合超声波检测系统的外观图。此系统是由软件为装有 LabVIEW 的电脑、超高功率超声波发射接收器、高速编码器和安装有空气耦合探头的自动扫描仪、控制系统（如图 4）和存储系统组成。 图 5 是利用 NAUT21 系统，分别使用平探头(左图)和点聚焦探头(右图)对 CFRP 复合材料检测成像比较结果。蓝色表示超声波在损伤部位不透过。从图示可知，平探头的成像在材料边界处和人工损伤处的界限很不清楚，且色度比点聚焦探头淡；而点聚焦探头的检测结果是边界处非常清楚。由此可知，在进行实际检测，需根据检测精度来选择不同的探头形式。 图 6 是利用 NAUT21 系统， 不同频率的探头的检测结果比较.上图是带有打痕的 CFRP 试验样本 （t=3mm） ，在此 CFRP 上的打痕上方放置直径不同的树脂薄片（φ10, φ7, φ5, φ3, φ2, φ1）制造模拟空气层。下左图和下右图分别是使用400kHz和800kHz点聚焦探头对上图CFRP检测成像的结果。 从下图可知， 400kHz点聚焦探头的检测最小损伤为 2mm，1mm 的模拟空气层的成像不清楚。而 800kHz 点聚焦探头对 1mm 的模拟

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