專利名稱：用于孔隙率測量的方法和設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般地涉及一種無損測量復合結(jié)構(gòu)中孔隙率的方法和設備。
背景技術(shù)：
識別大型結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部瑕疵對于安全使用這些結(jié)構(gòu)是關鍵的。對于金屬結(jié)構(gòu)，識別和表征與熔化有關的內(nèi)含物和裂紋對于延長零件壽命是關鍵的。檢查大型金屬部件導致了檢測表面和體積缺陷的復雜技術(shù)的發(fā)展。這些技術(shù)包括x-射線、滲透劑和超聲方法。
在制造大型金屬結(jié)構(gòu)期間生成的缺陷之外，新的產(chǎn)品設計和制造方法可創(chuàng)建不同類型的缺陷。設計基于聚合母體合成物的新結(jié)構(gòu)是這些新技術(shù)的一個例子。復合結(jié)構(gòu)具有一些與制造工藝有關的獨特瑕疵，所述瑕疵不與金屬結(jié)構(gòu)的制造一起存在。這些瑕疵類型之一是體積孔隙率。未檢測的孔隙率可導致關鍵部件的早期故障。
一種用于測量復合結(jié)構(gòu)中孔隙率的已知方法是使用酸消化法。利用酸消化法，通過利用酸來溶解成分之一來單獨地測量母體材料和纖維材料的重量百分比。利用這些數(shù)據(jù)再加上分離材料的質(zhì)量密度信息，可容易確定百分比的孔隙率。但是，酸消化法是有損壞的，因為復合物必須溶解以便測量孔隙率的體積。酸消化法作為工藝控制工具來說是有價值的，其中可犧牲整個零件或零件的部分來測量制造工藝的能力。對于大多數(shù)關鍵部件，這些部件的安全操作取決于每個部件正確工作，這種破壞性測試方法不提供孔隙率檢測所需的級別以便確保安全操作。實際結(jié)構(gòu)必須被測量。
若干研究者已經(jīng)研究了使用聲音衰減來估計復合物中的孔隙率內(nèi)容[1，2，3]。Nair，Hsu，and Rose[1]計算復合結(jié)構(gòu)中的孔隙引起的聲散射。他們建議使用衰減斜率測量來估計孔隙率。他們還提供實驗結(jié)果來展示孔隙率的實驗估計、基于散射理論對衰減的理論計算、和利用酸消化法收集的實際孔隙率測量之間的一致性。
Jeong and Hsu[2]繼續(xù)著力于衰減斜率測量的實驗分析來估計孔隙率。Jeong等人開發(fā)了基于浸漬的衰減測量技術(shù)，用來校正換能器衍射和聲透射損失。研究者還認識到，衰減斜率測量對于孔隙的形狀或長寬比是敏感的。這導致三個不同的系數(shù)，用于根據(jù)復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造技術(shù)從衰減斜率估計空隙內(nèi)容。
Reed，Batzinger，Reed，and Jonsson[3]認識到，利用聚焦的浸漬換能器進行的衰減測量需要附加的校正。用于表面粗糙度損失的校正和校正與頻率有關的聚焦效應的空間濾波方法被討論。實驗數(shù)據(jù)展示了孔隙率的衰減估計和由破壞性分段樣本而確定的實際值之間的一致性。
所有三個組都展示了利用超聲衰減來在實驗室設置下估計孔隙率的可應用性。數(shù)據(jù)通常示出了孔隙率測量的超聲估計和基于酸消化或分段的實際值之間的一致性。
通常，已知的方法要求精確掃描在多個頻率上收集數(shù)據(jù)的兩個換能器。為了收集分析孔隙率所需的超聲信息，需要兩個或更多次掃描零件，這取決于所使用的衰減斜率計算方法，嚴重地限制了制造生產(chǎn)率。此外，對于這些測量還要求具有定位軸的兩個換能器。由于多數(shù)為金屬檢查所設計的浸漬槽只具有一個換能器操縱器，所以需要具有兩個完全可控制的換能器操縱器的新浸漬槽來實現(xiàn)這些方法。
這三個組開發(fā)的方法的另一個問題在于，校準和測量的復雜度可使得檢查對于非實驗室訓練的技術(shù)人員來說是困難的。由Jeong等人[2]討論的衍射校正技術(shù)要求復雜的數(shù)學技術(shù)，包括復數(shù)數(shù)學。Reed等人[3]使用的聚焦校正技術(shù)要求衰減圖像的空間卷積來校正聚焦效應。這些計算將使這些技術(shù)很難轉(zhuǎn)移到制造環(huán)境中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在一個方面，本發(fā)明提供了一種用單個超聲換能器無損檢查復合結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括確定由單個超聲換能器發(fā)射到充滿液體的浸漬槽中的反射器并在單個超聲換能器處接收回的起聲傳輸?shù)男史?。該方法還包括將復合結(jié)構(gòu)插入到在反射器和單個超聲換能器之間的充滿液體的浸漬槽中。此外，該方法包括用單個超聲換能器掃描復合結(jié)構(gòu)以便測量聲波的超聲幅度，所述聲波穿過復合結(jié)構(gòu)、反射離開反射器板并接著穿過該結(jié)構(gòu)回到單個超聲換能器。利用校準幅度和其它所測量的傳輸損失來校正所測量的超聲幅度，并且所校正的超聲幅度被用來生成復合結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像孔隙率和/或孔隙率測量。
在另一個方面，本發(fā)明提供了一種用單個超聲換能器無損檢查復合結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括確定由單個超聲換能器發(fā)射到充滿液體的浸漬槽中復合結(jié)構(gòu)的前表面并在單個超聲換能器處接收回的超聲傳輸?shù)男史?。該方法還包括將復合結(jié)構(gòu)插入到充滿液體的浸漬槽中并用單個超聲換能器掃描復合結(jié)構(gòu)以便測量聲波的超聲幅度，所述聲波穿過復合結(jié)構(gòu)、反射離開復合結(jié)構(gòu)的后壁并接著穿過該結(jié)構(gòu)回到單個超聲換能器。利用校準幅度和其它所測量的傳輸損失來校正所測量的超聲幅度，并且所校正的超聲幅度被用來生成復合結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像孔隙率和/或孔隙率測量。
在又一個方面，本發(fā)明提供了一種用單個超聲換能器無損檢查復合結(jié)構(gòu)的設備。該設備具有配置為發(fā)射和接收起聲聲波的單個超聲換能器、配置為操作超聲換能器來生成和放大超聲聲波的電子裝備。設備還包括充滿液體或可充滿液體的浸漬槽、配置為定位超聲換能器和復合結(jié)構(gòu)以便獲得超聲信息的掃描系統(tǒng)、和包括計算機的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)被配置為收集超聲信息并將所述超聲信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像。該設備還被配置為確定由單個超聲換能器發(fā)射到充滿液體的浸漬槽中的至少一個反射器和復合結(jié)構(gòu)的背面并在單個超聲換能器處接收回的超聲傳輸?shù)男史?。該設備還被配置為用超聲換能器掃描插入到充滿液體的浸漬槽中的復合結(jié)構(gòu)，以便測量聲波的超聲幅度，所述聲波穿過復合結(jié)構(gòu)、反射離開反射器板或復合結(jié)構(gòu)的背面并接著穿過該結(jié)構(gòu)回到單個超聲換能器。該設備進一步被配置為利用校準幅度和其它所測量的傳輸損失來校正所測量的超聲幅度，并且利用所校正的超聲幅度來生成復合結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像孔隙率和/或孔隙率測量。
將會理解，本發(fā)明的各種結(jié)構(gòu)提供了在制造過程期間測量復合結(jié)構(gòu)中孔隙率內(nèi)容的無損方法，并且該方法有利于設計這些部件和延長其壽命。本發(fā)明的各種結(jié)構(gòu)還利用容易得到的超聲裝備采無損測量復合結(jié)構(gòu)中的孔隙率體積。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)只要求對超聲衰減測量的一次掃描而不是現(xiàn)有技術(shù)中所要求的多次。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)還僅要求一個換能器，由此簡化了校準和檢查過程。本發(fā)明的方法配置相對簡單和直接，不要求多數(shù)超聲檢查員不具備的不常見技術(shù)。


圖1是適用于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的超聲浸漬裝備的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是圖1的超聲浸漬裝備的實物電路圖。
圖3是在本發(fā)明的一些結(jié)構(gòu)中使用的校準測量方法的表示圖。
圖4是在圖3表示的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中使用的用于估計復合結(jié)構(gòu)的方法的表示圖。
圖5是在本發(fā)明的一些其它結(jié)構(gòu)中使用的用于校準并用于估計復合結(jié)構(gòu)的方法的表示圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的技術(shù)效果包括無損測量復合結(jié)構(gòu)的孔隙率和/或生成示出復合結(jié)構(gòu)孔隙率的數(shù)字成像。
本發(fā)明的一些結(jié)構(gòu)使用利用了與用于檢查金屬鍛件的裝備類似的標準超聲浸漬設備的孔隙率測量方法。這種設備可方便用于檢查復合結(jié)構(gòu)并由很多公司生產(chǎn)，盡管易用的設備的計算機子系統(tǒng)如這里所述的不能被預先配置。在一些結(jié)構(gòu)中，并參考圖1的示例結(jié)構(gòu)框圖100和圖2的實物電路圖，存在超聲浸漬裝備200的三個子部分，即(a)掃描系統(tǒng)102，配置為定位換能器108以便發(fā)射和收集超聲數(shù)據(jù)，(b)超聲換能器系統(tǒng)106，具有配置為發(fā)射和接收起聲聲波的超聲換能器108，并還具有配置為生成和放大那些信號的電子裝備110，和(c)計算機實現(xiàn)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)112，包括配置為收集起聲信息并將收集的信息(即數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像的計算機114。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)僅使用一個用于收集超聲信號的換能器108。該單個換能器108用于生成和接收超聲波，如在金屬檢查中通常所做的。對于金屬檢查，測量和表征直接從內(nèi)部缺陷反射的超聲信號。但是，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，需要與那些用于評估金屬零件不同的校準方法，并且計算機114(比如通過使用適當?shù)能浖蚬碳?被不同地配置為適應這些校準方法。
不是按在檢查金屬結(jié)構(gòu)所執(zhí)行的那樣來測量來自內(nèi)部缺陷的超聲反射的幅度，本發(fā)明的孔隙率測量結(jié)構(gòu)使用了對聲波在穿過結(jié)構(gòu)時的衰減進行測量。
在本發(fā)明的一些結(jié)構(gòu)中并參考圖3和4，使用反射器板302來測量衰減。在超聲信號304進入結(jié)構(gòu)306之前和離開結(jié)構(gòu)306之后來測量其幅度。兩個所測量幅度的比率給出了與穿過結(jié)構(gòu)306關聯(lián)的聲音衰減。
可在校準步驟中通過測量從反射器板302反射的超聲波304并接著對傳輸損失校正該值來確定進入結(jié)構(gòu)306的超聲波304的幅度。通過測量從反射器板302的前表面310反射的超聲波304的幅度來確定穿過水或其它浸液308的波304的幅度。
在已經(jīng)收集這些校準數(shù)據(jù)后，復合結(jié)構(gòu)306被放置在浸漬槽312中以便評估。當在結(jié)構(gòu)306上掃描換能器108時，測量并記錄超聲波304的幅度，所述超聲波穿過復合結(jié)構(gòu)306、反射離開反射器板302并接著穿過結(jié)構(gòu)306回到換能器108。由于不僅通過孔隙率的材料效應而且通過與穿過結(jié)構(gòu)306的兩個水復合界面表面314、316的聲音關聯(lián)的聲傳輸損失來降低這些波304的幅度，所以這些波的幅度必須被校正以補償這些傳輸損失。對于利用反射器板302的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，所需的校正被寫為 其中測量的幅度是穿過復合物306的超聲波304的信號幅度，校正的幅度是校正傳輸損失的超聲幅度，z1是浸液308的聲阻抗，和z2是復合結(jié)構(gòu)306的聲阻抗。
這個校正因子的推導可在Krautkramer[4]中找到。由于液體308(通常為水)的聲阻抗是已知的并且復合結(jié)構(gòu)306的聲阻抗在檢查之前已知或被測量，因此在許多結(jié)構(gòu)中，該計算是收集的幅度數(shù)據(jù)與恒定值的簡單相乘。
如果復合結(jié)構(gòu)306較厚，則對于衍射效應需要附加的校正因子。在使用衍射效應校正因子的結(jié)構(gòu)中可使用通過距離增益尺寸(DGS)圖的校正。DGS圖可從多數(shù)換能器制造商得到并且還可容易地利用通用DGS圖從未聚焦的探頭或換能器108導出弧度。當在反射器板302和換能器108之間引入復合結(jié)構(gòu)306時，該校正補償了在超聲波304傳輸?shù)慕鼒鲩L度(nearfield length)中測量的長度增加。對于水的路徑計算近場長度中的傳輸長度以便校準測量，并對于通過復合結(jié)構(gòu)306的水路徑和聲路徑來計算以便實際的復合測量。對于復合測量，近場中的聲路徑距離是近場長度中水路徑的距離和近場長度中復合結(jié)構(gòu)306的傳輸距離的和。利用DGS圖，根據(jù)后壁或無窮大反射器線的幅度數(shù)據(jù)來直接確定由路徑長度的增加引起的幅度下降[5]。
根據(jù)DGS曲線可確定校準距離和孔隙率測量距離的后壁增益值。校正的衍射幅度值可按如下計算 其中幅度是穿過復合結(jié)構(gòu)的聲波的衍射校正幅度，校正的幅度是校正上面計算的傳輸損失的聲音幅度，dBcomp是利用DGS圖對于在孔隙率測量路徑長度上的信號所確定的增益，和dBcal是利用DGS圖對于在校準測量路徑長度上的信號所確定的增益。
對于薄復合結(jié)構(gòu)306，該校正較小并且可被忽略，以簡化測量。
現(xiàn)在可利用校準幅度和復合校正幅度或者衍射校準幅度來確定衰減。按分貝的衰減可如下計算 其中α(dB)是按分貝的衰減，復合幅度是穿過復合結(jié)構(gòu)306并且如果需要則校準了傳輸損失和衍射的超聲波304的幅度，和校準幅度是穿過浸漬液308并反射離開反射器板302的起聲波304的幅度。
在本發(fā)明的一些結(jié)構(gòu)中并參考圖5，不利用反射器板302來確定浸漬在液體308中的復合結(jié)構(gòu)306的衰減。
用來自復合結(jié)構(gòu)306的前表面314的反射來替換校準幅度，并且用來自復合結(jié)構(gòu)306的后壁316的反射來替換復合測量幅度。前表面反射的幅度在一些結(jié)構(gòu)中被用來確定進入結(jié)構(gòu)306的超聲波幅度，而后壁幅度用來確定傳輸通過結(jié)構(gòu)306的幅度。在這兩種情況下，對于發(fā)射和反射損失來校正幅度。圖5示出了該孔隙率測量的布局。
在一些結(jié)構(gòu)中，后壁反射的衍射校正以與利用反射器板302在結(jié)構(gòu)中執(zhí)行的校正相似的形式完成。更具體地，校準距離是換能器108和復合結(jié)構(gòu)306的前表面314之間的近場長度的距離?？紫堵蕼y量距離是近場長度的校準距離加上復合結(jié)構(gòu)306在近場長度中的厚度。在上面描述的方法中討論的等式因此可用于確定校正的后壁幅度。這個校正只對厚的復合結(jié)構(gòu)306是顯著的，而不必用于薄的復合結(jié)構(gòu)306。
在一些結(jié)構(gòu)中，從前表面反射以及后壁反射或衍射校正后壁反射中直接確定孔隙率測量的衰減。為了執(zhí)行這個測量，使用按如下所寫的等式 其中α(dB)是按分貝的衰減，后壁幅度是從復合結(jié)構(gòu)306的后壁316反射的超聲波304的幅度或后壁反射的衍射校正值前壁幅度是從復合結(jié)構(gòu)306的前壁314反射的超聲波304的幅度，z1是浸液308的聲阻抗，和z2是復合結(jié)構(gòu)306的聲阻抗。
利用來自超聲測量的衰減斜率，孔隙率可利用所寫的等式來評估孔隙率(％)＝系數(shù)×衰減斜率+偏移其中孔隙率是在超聲測量位置處復合結(jié)構(gòu)306中的體積百分比孔隙率，
系數(shù)是理論上或?qū)嶒灉y試所計算的縮放項，衰減斜率是每單位厚度的衰減相對頻率的變化，并且偏移是與零衰減斜率測量的孔隙率值相等的適當項。
已經(jīng)在理論上計算并在實驗上驗證了系數(shù)值[1，2，3]。為了在具有單向或雙向?qū)盈B的石墨纖維/環(huán)氧母體材料上使用，系數(shù)值是0.45(百分比孔隙率×cm×MHz/dB)。已經(jīng)發(fā)表了其它復合結(jié)構(gòu)的值[1，2]。
衰減斜率是與每單位厚度的衰減和測量頻率相一致的一條直線的斜率。對于上面給出的系數(shù)項，按分貝給出衰減并且按厘米測量厚度。斜率計算的頻率按兆赫茲(MHz)來測量。雖然實驗室對復合物的測試收集了在多個頻率上的衰減數(shù)據(jù)，但對于生產(chǎn)檢查，已經(jīng)簡化了該測試。對于理論計算和多數(shù)的實驗測試，存在已知的衰減和頻率點關系，其可用來計算衰減斜率。這個點是在0.0MHz上的衰減值；這個點上的衰減值是0.0dB/單位長度。利用這個值加上在復合結(jié)構(gòu)上測量的附加衰減值，可從超聲數(shù)據(jù)評估孔隙率。當與先前發(fā)表的工作相比，這種簡化將使測量時間降低50％或更大。
對于單向和雙向的疊加石墨環(huán)氧結(jié)構(gòu)，基于所發(fā)表數(shù)據(jù)的偏移值是0.4％的孔隙率?？捎闷渌祦韽某晹?shù)據(jù)評估孔隙率。
孔隙率數(shù)據(jù)可用于形成孔隙率圖像或地圖，其中可檢查在結(jié)構(gòu)中的局部孔隙率。這個圖像可用于確定結(jié)構(gòu)的質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)是否可在關鍵應用中使用。
作為一個實驗，采用對樣本石墨復合板的衰減掃描，該衰減掃描接著用于評估體積孔隙率。超聲衰減值與來自鄰近材料的酸消化法數(shù)據(jù)一致。樣本的兩端具有1.5％量級的孔隙率值并且復合物的中心接近4％。
還利用了所收集的衰減數(shù)據(jù)來執(zhí)行對衰減斜率的單頻率測量的驗證。測試結(jié)果展示了單頻率孔隙率估計和多頻率測量之間的一致性。
開發(fā)了定制的成像和孔隙率計算軟件，以便與孔隙率測量系統(tǒng)一起使用。該軟件執(zhí)行這里所述的計算，僅要求輸入諸如零件厚度、檢查頻率、傳輸損失(對于石墨環(huán)氧復合結(jié)構(gòu)是4.8dB)、和校準聲級的信息。該軟件可成功地用于分析復合結(jié)構(gòu)筒。
因此已經(jīng)示出，本發(fā)明的各種結(jié)構(gòu)提供了一種無損方法來在制造過程期間測量復合結(jié)構(gòu)中的孔隙率內(nèi)容，并且該方法有利于設計和提高這些部件。本發(fā)明的各種結(jié)構(gòu)還利用容易得到的超聲裝備來無損地測量復合結(jié)構(gòu)中的孔隙率體積。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)只要求對超聲衰減測量的一次掃描而不是現(xiàn)有技術(shù)中所要求的多次。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)還僅要求一個換能器，由此簡化了校準和檢查過程。本發(fā)明的方法配置相對簡單和直接，不要求多數(shù)超聲檢查員不具備的不常見技術(shù)。
本申請中所參考的引用文獻[1]Satish M.Nair，David K.Hsu，and James H.Rose；“PorosityEstimation Using the Frequency Dependence of the UltrasonicAttenuation”；Journal of Nondestructive Evaluation；Vol.8；No.1；1989；pages 13-26. H.Jeong and D.K.Hsu；“Experimental analysis ofporosity-induced ultrasonic attenuation and velocity changein carbon composites，”Ultrasonics；Vol.33；No.3；1995；pages195-203. F.A.Reed，T.J.Batzinger，R.W.Reed，and S.Jnsson；“Porosity Measurement in Composites using UltrasonicAttenuation Methods，” Review of Progress in QuantitativeNondestructive Evaluation，12B，1993. J.Krutkramer and H.Krutkramer，″Ultrasonic Testing ofMaterials”；Third Edition；Springer-Verlag；1983；pages23-26. J.Krutkramer and H.Krutkramer；″Ultrasonic Testing ofMaterials”；Third Edition，Springer-Verlag；1983；pages90-96.
雖然已經(jīng)根據(jù)各種特定實施例描述了本發(fā)明，本領城的技術(shù)人員將意識到，本發(fā)明可在權(quán)利要求精神和范圍內(nèi)修改來實施。
零件列表

權(quán)利要求
1.一種用單個超聲換能器(108)無損檢查復合結(jié)構(gòu)的設備，所述設備包括配置為發(fā)射和接收超聲聲波(304)的單個超聲換能器；配置為操作所述單個超聲換能器來生成和放大所述超聲聲波的電子裝備(110)；充滿液體或可充滿液體的浸漬槽(312)；配置為定位所述單個超聲換能器和復合結(jié)構(gòu)以便獲得超聲信息的掃描系統(tǒng)(102)；和包括計算機(114)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(112)，所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)被配置為收集超聲信息并將所述超聲信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，所述設備被配置為確定由單個超聲換能器發(fā)射到充滿液體的浸漬槽中的至少一個反射器和復合結(jié)構(gòu)(306)的背面(316)并在單個超聲換能器處接收回的超聲傳輸?shù)男史龋粧呙璨迦氲骄哂袉蝹€超聲換能器的所述充滿液體的浸漬槽中的復合結(jié)構(gòu)，以便測量聲波的超聲幅度，所述聲波穿過復合結(jié)構(gòu)、反射離開所述一個反射器板(302)或復合結(jié)構(gòu)的背面并接著穿過該結(jié)構(gòu)回到單個超聲換能器；利用校準幅度和其它所測量的傳輸損失來校正所測量的超聲幅度；利用所校正的超聲幅度來生成示出復合結(jié)構(gòu)的孔隙率或孔隙率測量的至少一個數(shù)字圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中為了校正所測量的超聲幅度，所述計算機(114)被配置為利用一個恒定值來縮放所測量的超聲幅度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設備，其中為了校正所測量的超聲幅度，所述計算機(114)還被配置為當復合結(jié)構(gòu)(306)被引入在充滿液體的浸漬槽(312)中時，應用附加的校正來補償超聲信號在充滿液體的浸漬槽中的反射器和單個超聲換能器(108)之間傳輸?shù)拈L度的增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設備，其中為了應用附加的校正，所述計算機(114)還被配置為利用距離增益尺寸圖來確定附加的校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中為了超聲傳輸?shù)男史?，所述系統(tǒng)被配置為確定由單個超聲換能器(108)發(fā)射到復合結(jié)構(gòu)(306)的背面并在單個超聲換能器處接收回的超聲傳輸?shù)男史?；并且為了掃描插入到所述充滿液體的浸漬槽(312)中的復合結(jié)構(gòu)，所述設備被配置為用單個超聲換能器掃描插入到所述充滿液體的浸漬槽中的復合結(jié)構(gòu)，以便測量聲波的超聲幅度，所述聲波穿過復合結(jié)構(gòu)、反射離開所述復合結(jié)構(gòu)的背面(316)并接著穿過該結(jié)構(gòu)回到單個超聲換能器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設備，其中為了校正所測量的超聲幅度，還包括如下配置的所述設備，其利用已知的液體聲阻抗并利用已知或先前測量的復合材料的聲阻抗來確定用來縮放所測量的超聲幅度的恒定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設備，其中為了校正所測量的超聲幅度，所述設備還被配置為應用附加的校正來補償反射的超聲信號在后壁(316)中的衍射。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設備，還被配置為確定超聲信號的衰減斜率，并利用衰減斜率來估計復合物體的孔隙率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設備，其中為了確定超聲信號的衰減斜率，所述設備被配置為確定與每單位厚度的衰減和測量頻率相一致的一條直線的斜率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的設備，其中為了確定衰減斜率，所述設備被配置為利用在0.0MHz處0.0dB/單位長度值的衰減，并測量復合結(jié)構(gòu)上的附加衰減值。
全文摘要
一種用單個超聲換能器(108)無損檢查復合結(jié)構(gòu)的方法包括確定由單個超聲換能器發(fā)射到充滿液體的浸漬槽(312)中的反射器并在單個超聲換能器處接收回的超聲傳輸?shù)男史?。該方法還包括將復合結(jié)構(gòu)(306)插入到在反射器和單個超聲換能器之間的充滿液體的浸漬槽中。此外，該方法包括用單個超聲換能器掃描復合結(jié)構(gòu)以便測量聲波的超聲幅度，所述聲波穿過復合結(jié)構(gòu)、反射離開反射器板(302)并接著穿過該結(jié)構(gòu)回到單個超聲換能器。利用校準幅度和其它所測量的傳輸損失來校正所測量的超聲幅度，并且所校正的超聲幅度被用來生成復合結(jié)構(gòu)的示出孔隙率的數(shù)字圖像或孔隙率測量之一或兩者。
文檔編號G01N29/04GK101021463SQ20071000515
公開日2007年8月22日 申請日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月15日
發(fā)明者F·A·里德, T·J·巴青格爾 申請人:通用電氣公司