本公開總體涉及非破壞性檢查，并且更具體地涉及在分層結構上執(zhí)行非破壞性檢查。更具體地，本公開涉及一種用于檢測復合結構中的材料變化或其他不一致性的方法和設備。

背景技術：

在制造飛機、車輛和其他結構中，通常執(zhí)行用于形成這些結構的部件的檢查，以確定所述部件是否將具有用于所述部件的期望性能的期望參數(shù)。此外，當飛機、車輛和其他結構在使用中時，檢查結構和部件作為正常維護的一部分。

非破壞性測試通常在這些部件上執(zhí)行。非破壞性測試用于評估部件的屬性，而不改變在服務中使用部件的能力。

超聲測試是一種非破壞性測試。超聲測試通常用于在包括復合材料或由復合材料組成的飛機部件上執(zhí)行檢查。超聲測試涉及通過測試對象(諸如飛機部件或結構)傳輸聲波。

超聲測試通常使用換能器執(zhí)行。換能器被配置為發(fā)送聲波至測試對象并檢測對所述聲波的響應。對這些聲波的響應被分析以確定在測試對象中是否存在不一致性。

飛機、汽車、醫(yī)療裝置和甚至衣服正在利用越來越大百分比的復合材料來設計和制造。例如，復合材料在飛機中使用以減少飛機的重量。這種減少的重量改善性能特征，諸如有效載荷能力和燃料效率等。此外，復合材料為飛機中的各種組件提供較長使用壽命。復合材料也可以減少其他項目的重量，諸如假肢、自行車、汽車、防彈衣或其他期望的產品。

復合材料可以是通過組合兩個或更多個功能組分而產生的堅韌的輕重量材料。例如，復合材料可以包括在聚合物樹脂基體中結合的增強纖維。復合材料中使用的樹脂可以包括熱塑性樹脂或熱固性樹脂。纖維可以是單向的或者可以采取織布或織物的形式。

在制造復合結構中，復合材料層通常放置在工具上。所述層可以由片狀纖維組成。這些片可以采取織物、帶、絲束或其他合適形式的形式。在一些情況下，樹脂可以被注入或預浸漬到片中。這些類型的片通常稱為預浸料。不同的預浸料層可以以不同的取向放置，并且不同數(shù)量的層可以根據(jù)正在制造的復合結構的性能要求來使用。

不一致性可以在制造期間或在復合結構的使用期間引入至復合結構。由于組成復合材料的層的規(guī)則間距，復合材料的檢查可以比一些位置或一些類型的不一致性所期望的更困難。

此外，一些不一致性可能不能通過使用常規(guī)非破壞性技術來常規(guī)地可檢測。因此，期望擁有一種考慮至少一些上述問題以及其他可能問題的方法和設備。

技術實現(xiàn)要素：

在一個說明性實施例中，呈現(xiàn)一種檢測復合結構中的材料變化的方法。脈沖激光束被引導朝向包括數(shù)個復合材料的復合結構。當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，寬帶超聲信號在復合結構中形成。寬帶超聲信號被檢測以形成數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括數(shù)個超聲A-掃描。數(shù)據(jù)被處理以識別針對數(shù)個超聲A-掃描中的每個的多個頻率測量值。使用多個頻率測量值顯示頻率圖像。材料變化在頻率圖像中被表示。

在另一說明性實施例中，呈現(xiàn)一種方法。脈沖激光束被引導朝向包括多個層的復合結構。當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，數(shù)個寬帶超聲信號在復合結構中形成。寬帶超聲信號被檢測以形成數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括用于復合結構的多個超聲A-掃描。移動窗口被施加到多個超聲A-掃描中的每個以形成加窗信號。針對多個超聲A-掃描中的每個在加窗信號內確定頻率測量值。使用頻率測量值從多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜移除結構信號的光譜分量。在移除結構信號的光譜分量之后，在多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜上執(zhí)行插值以形成插值的A-掃描光譜數(shù)據(jù)。

在進一步的說明性實施例中，呈現(xiàn)一種方法，使用激光超聲檢查系統(tǒng)獲得用于復合結構的數(shù)據(jù)。確定數(shù)據(jù)中的結構信號的光譜分量的頻率和寬度。從頻率域中的數(shù)據(jù)移除結構信號的光譜分量。插值例程被執(zhí)行以填充通過移除結構信號的光譜分量而變空的A-掃描光譜的區(qū)域以形成插值的數(shù)據(jù)。在插值的數(shù)據(jù)上執(zhí)行逆傅里葉變換以形成移除了結構信號的處理的A-掃描。

特征和功能可以在本公開的各種實施例中獨立地被實現(xiàn)，或者可以在其他實施例中被組合，其中進一步的細節(jié)可以參照以下描述和附圖獲知。

附圖說明

被認為是說明性實施例的特性的新穎特征在隨附權利要求中被闡述。然而，當結合附圖閱讀時，通過參考本公開的說明性實施例的以下詳細描述，將最好地理解說明性實施例以及它們的優(yōu)選使用模式、進一步目的和特征，其中：

圖1是其中說明性實施例可以被實施的飛機的圖示；

圖2是根據(jù)說明性實施例的檢查環(huán)境的方框圖的圖示；

圖3是根據(jù)說明性實施例的檢測器數(shù)據(jù)的處理的方框圖的圖示；

圖4是根據(jù)說明性實施例的在頻率域中的超聲A-掃描光譜的圖示；

圖5是根據(jù)說明性實施例的在頻率域中的插值的超聲A-掃描光譜的圖示；

圖6是根據(jù)說明性實施例的三個B-掃描的圖示；

圖7是根據(jù)說明性實施例的在時間域中的超聲A-掃描上的移動窗口的圖示；

圖8是根據(jù)說明性實施例的B-掃描圖像和頻率圖像的圖示；

圖9是根據(jù)說明性實施例的用于檢測在復合結構中的材料變化的過程的流程圖的圖示；

圖10是根據(jù)說明性實施例的用于處理數(shù)據(jù)以改進不一致性的檢測的過程的流程圖的圖示；

圖11是根據(jù)說明性實施例的用于處理數(shù)據(jù)以改進不一致性的檢測的過程的流程圖的圖示；

圖12是根據(jù)說明性實施例的以方框圖的形式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的圖示；

圖13是根據(jù)說明性實施例的以方框圖的形式的飛機制造和服務方法的圖示；

圖14是其中說明性實施例可以被實施的以方框圖的形式的飛機的圖示；

具體實施方式

不同的說明性實施例認識并考慮到一個或多個不同考慮事項。例如，說明性實施例認識并考慮復合結構的性能取決于組成和制造質量。說明性實施例進一步認識并考慮到復合材料的結構屬性可能對應力后的不可逆化學和機械劣化敏感。所述應力可以是熱的或機械的。例如，熱應力可以通過雷擊、噴氣發(fā)動機排氣、火災或其他熱發(fā)生而置于復合材料上。

說明性實施例認識并考慮到熱應力或機械應力可以引起復合結構中的材料變化。這些材料變化可以降低復合結構的強度。說明性實施例進一步認識并考慮到復合材料可以具有降低的強度，而無任何明顯的不一致性。

說明性實施例認識并考慮到常規(guī)超聲檢查和x射線檢查可以檢測復合材料中的宏觀缺陷。然而，說明性實施例還認識并考慮到常規(guī)超聲檢查和x射線檢查不檢測復合結構中的應力引起的材料變化。說明性實施例認識并考慮到檢測材料變化的常規(guī)檢查技術可以被限制到表面變化。目前，沒有常規(guī)檢查技術可以評估針對應力引起的材料變化的全復合材料體積(volume)。

現(xiàn)在參照附圖，并且具體地參照圖1，飛機的圖示被示出，其中說明性實施例可以被實施。在該說明性示例中，飛機100具有附接到機體106的機翼102和機翼104。飛機100包括附接到機翼102的發(fā)動機108和附接到機翼104的發(fā)動機110。

機體106具有尾部112。水平穩(wěn)定器(stabilizer)114、水平穩(wěn)定器116和垂直穩(wěn)定器118附接到機體106的尾部112。

飛機100是根據(jù)說明性實施例的具有可以用激光超聲檢查系統(tǒng)檢查的復合結構的飛機的示例。例如，可以使用激光超聲檢查系統(tǒng)檢查機翼102或機翼104中的至少一個中的復合蒙皮。

如本文所用，術語“……的至少一個”在與項目的列表一起使用時意味著可以使用列出的項目中的一個或多個的不同組合，并且可能僅需要列表中的每個項目中的一個。換句話說，“……的至少一個”意味著各項目的任何組合，并且可以從列表使用若干項目，但是不是列表中的全部項目被要求。所述項目可以是具體的對象、事情或類別。

例如，“項目A、項目B或項目C項中的至少一個”可以包括但不限于項目A、項目A和項目B或項目B。該示例也可以包括項目A、項目B和項目C或項目B和項目C。當然，可以存在這些項目的任何組合。在其他示例中，“……的至少一個”可以是例如但不限于兩個項目A；一個項目B；和十個項目C；四個項目B和七個項目C；或其他合適的組合。

為了圖示說明在其中不同說明性實施例可以被實施的一個環(huán)境的目的，提供飛機100的這個圖示。圖1中的飛機100的圖示不意在暗示關于其中不同說明性實施例可以被實施的方式的體系結構限制。例如，飛機100作為商業(yè)客用飛機示出。不同說明性實施例可以應用于其他類型的飛機，如私人客用飛機、旋翼飛機或其他合適類型的飛機。

雖然用于說明性實施例的說明性示例關于飛機被描述，但是說明性實施例可以應用于其他類型的平臺。所述平臺可以例如是移動平臺、固定平臺、陸基結構、水基結構或基于空間的結構。更具體地，所述平臺可以是水面艦艇、坦克、人員運輸車、火車、航天器、太空站、衛(wèi)星、潛艇、汽車、制造設施、建筑物或其他合適平臺。

此外，說明性實施例可以應用于其他類型的復合結構。例如，可以使用激光超聲檢查系統(tǒng)檢查除平臺以外的復合結構的材料變化。除平臺以外的復合結構可以包括醫(yī)療裝置、假肢或用于人體或動物的身體或精神健康狀況的篩選、診斷、治療或預防或其任何組合或子組合的任何其他期望的產品。

現(xiàn)在參照圖2，根據(jù)說明性實施例示出檢查環(huán)境的方框圖的圖示。如圖所示，檢查環(huán)境200包括復合結構202。復合結構202可以采取任何數(shù)量的形式。例如，復合結構202可以是飛機的一部分。復合結構202包括數(shù)種復合材料203。此外，復合結構202由多個層204形成。在一些說明性示例中，多個層204具有基本上一致的厚度和間距。

在這些說明性示例中，復合結構202是選自面板、機身筒、桁條、翼梁、翼肋(rib)、翼箱、機翼、穩(wěn)定器和其他合適類型的部件中的一個的飛機的復合部件。使用激光超聲檢查系統(tǒng)205檢查復合結構202。如圖所示，激光超聲檢查系統(tǒng)205包括移動系統(tǒng)206、檢測器208、光源210和控制器212。

在這些說明性示例中，控制器212控制激光超聲檢查系統(tǒng)205的操作?？刂破?12可以使用硬件、軟件、固件或它們的組合來實施。

在這些說明性示例中，控制器212可以在計算機系統(tǒng)214內實施。計算機系統(tǒng)214可以是一個或多個計算機。當一個以上的計算機存在于計算機系統(tǒng)214中時，那些計算機可以通過諸如網絡的通信介質彼此通信。

當使用軟件時，可以使用例如但不限于程序代碼來實施由控制器執(zhí)行的操作，所述程序代碼被配置以在處理器單元(諸如處理器215)上運行。當使用固件時，可以使用例如但不限于程序代碼和數(shù)據(jù)來實施由控制器執(zhí)行的操作，并且所述由控制器執(zhí)行的操作被存儲在永久存儲器中以在處理器單元上運行。

當采用硬件時，硬件可以包括一個或多個電路，所述一個或多個電路操作以執(zhí)行由控制器執(zhí)行的操作。根據(jù)實施方式，硬件可以采取電路系統(tǒng)、集成電路、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯裝置或被配置以執(zhí)行任何數(shù)量的操作的一些其他合適類型的硬件裝置的形式。

可編程邏輯裝置可以被配置以執(zhí)行某些操作。所述裝置可以永久地被配置為執(zhí)行這些操作或者所述裝置可以是可重配置的?？删幊踢壿嬔b置可以采取例如但不限于可編程邏輯陣列、可編程陣列邏輯、現(xiàn)場可編程邏輯陣列、現(xiàn)場可編程門陣列或一些其他類型的可編程硬件裝置的形式。

在一些說明性示例中，可以使用與無機組件集成的有機組件來執(zhí)行由控制器執(zhí)行的操作和/或過程。在一些情況下，操作和/或過程可以通過完全有機的組件(不包括人)來執(zhí)行。作為一個說明性示例，有機半導體中的電路可以用于執(zhí)行這些操作和/或過程。

移動系統(tǒng)206被配置為相對于復合結構202移動光源210和檢測器208?？梢允褂脭?shù)個不同類型的系統(tǒng)來實施移動系統(tǒng)206。在一個示例中，移動系統(tǒng)206是機器人。機器人可以是例如可以圍繞數(shù)個軸線移動檢測器208的機器臂。移動系統(tǒng)206也可以是例如但不限于桁架式機器人、手動操作的掃描頭和其他合適類型的移動系統(tǒng)。

光源210被配置以將第一光216傳送到復合結構202的表面218上。在一些說明性示例中，光源210是激光器219。在一個具體示例中，激光器219是二極管泵浦納秒激光器。當光源210采取激光器219的形式時，第一光216可以是脈沖激光束220。

在該說明性示例中，第一光216以在復合結構202的表面218上形成第一圖案222的方式傳送。在這些說明性示例中，第一光216的第一圖案222是第一光216在表面218上照亮的多個區(qū)域。這些區(qū)域可以是圓形、橢圓形、正方形、傾斜的或者具有取決于投影到表面上的角度的一些其他形狀。在一些說明性示例中，第一圖案222采取線的形式。

第一光216被配置為當?shù)谝还?16遇到復合結構202時在復合結構202內產生聲波224。當?shù)谝还?16傳送到復合結構202的表面218上時，聲波224發(fā)生。例如，第一光216中的能量引起復合結構202中的熱彈性膨脹。熱彈性膨脹導致在復合結構202中的聲波224。

在這些說明性示例中，聲波224是超聲波。因此，聲波224是超聲信號。更具體地，聲波224采取寬帶超聲信號226的形式。寬帶超聲信號226可以具有大于或等于50％的帶寬。在這些示例中，脈沖中的頻率范圍是大于等于脈沖的特征頻率的50％。

聲波224可以具有例如取決于特定實施方式的從約20千赫茲至約100兆赫茲的頻率。用于聲波224的頻率取決于用于形成復合結構202的材料、激光激發(fā)的脈沖寬度和其他合適的因素。

此外，檢測器208被配置為檢測對聲波224的第一響應228。第一響應228包括聲波229，所述聲波229可以由于對在復合結構202內行進的聲波224的散射、反射、調制和其他變化而發(fā)生。第一響應228包括響應于聲波224而發(fā)生的聲波229。在此說明性示例中，第一響應228由檢測器208檢測。

在一些說明性示例中，檢測器208采取光學檢測器230的形式。在一些說明性示例中，檢測器208是點檢測器232。在一個示例中，檢測器208可以包括任何形式的干涉儀。例如，檢測器208包括用于反向散射(backscatter)超聲的非接觸檢測的光纖改良的薩格納克(Sagnac)干涉儀。檢測器208將第二光234傳送到復合結構202的表面218上并檢測對第二光234的第二響應236。

在一個說明性示例中，第二光234以第二圖案238的形式傳送到復合結構202的表面218上。在該說明性示例中，第二圖案238采取點的形式。

在該說明性示例中，第二響應236是已被第一響應228偏轉的第二光234。由在復合結構202內行進的聲波224引起的第一響應228到達表面218并被檢測。在一些說明性示例中，使用干涉儀檢測第一響應228的檢測，所述干涉儀發(fā)送參考光諸如第二光234并在第二響應236中檢測表面218上的機械振動。檢測器208包括任何期望形式的干涉儀。

當檢測到第二響應236時，檢測器208發(fā)送數(shù)據(jù)240至控制器212。數(shù)據(jù)240由控制器212使用以產生輸出242。在一些示例中，數(shù)據(jù)240包括用于正在被檢查的復合結構202的位置的全帶寬信號。當數(shù)據(jù)240包括接收的用于復合結構202的多個位置的信號時，數(shù)據(jù)240包括多個超聲A-掃描。隨著激光超聲檢查系統(tǒng)205跨越復合結構202掃描時，收集用于復合結構202上的多個位置的數(shù)據(jù)240。

如圖所示，輸出242指示不一致性244是否存在于復合結構202中。不一致性244可以是例如但不限于褶皺245、材料變化246、分層247、空隙248和復合結構202中的其他不期望的特征或屬性。在一些說明性示例中，材料變化246可以被稱為“局部的”。局部材料變化246指已經使用激光超聲檢查系統(tǒng)205檢查的復合結構202的區(qū)域中的不一致性244。在引導脈沖激光束220朝向復合結構202之前，材料變化246由復合結構202上的熱應力或物理應力中的至少一個引起。

輸出242采取任何期望的形式。例如，輸出242可以采取警告250的形式。警告250指示不一致性244是否存在。警告250可以在計算機系統(tǒng)214內的顯示裝置252上顯示。

在另一說明性示例中，輸出242是圖像253。圖像253也可以被顯示在顯示裝置252上。在一個說明性示例中，當不一致性244存在于復合結構202中時，圖像253是具有圖形指示器254的復合結構202的一部分或全部的圖像。在一個示例中，圖形指示器254被顯示在對應于在其中檢測到不一致性244的復合結構202中的位置的圖像253中的位置中。在其他說明性示例中，如果不一致性244不存在，則圖形指示器254可以被顯示以指示不一致性244的不存在。

在一些說明性示例中，圖像253是光學圖像256。光學圖像256可以是復合結構202的表面218的圖像。

在其他說明性示例中，圖像253是復合結構202的一部分的表示。例如，圖像253選自超聲A-掃描258、超聲A-掃描光譜259、B-掃描260或C-掃描262。超聲A-掃描258和超聲A-掃描光譜259可以均是曲線圖(graph)。超聲A-掃描光譜259在頻率域264中被顯示。超聲A-掃描光譜259通過超聲A-掃描258的傅里葉變換來計算。超聲A-掃描258在時間域266中。在時間域266中的超聲A-掃描258通過在頻率域264中在超聲A-掃描光譜259上執(zhí)行逆傅里葉變換來獲得。在一個示例中，頻率域264具有頻率的x軸線和幅度的y軸線。在一個示例中，時間域266具有時間的x軸線和幅度的y軸線。

在一些說明性示例中，超聲A-掃描258可以是數(shù)據(jù)240的表示。因此，數(shù)據(jù)240可以稱為包括超聲A-掃描258。在其他說明性示例中，超聲A-掃描258可以是在數(shù)據(jù)240被處理之后的數(shù)據(jù)240的一部分的表示。

超聲A-掃描258表示復合結構202的位置。來自超聲A-掃描258的數(shù)據(jù)與來自復合結構202的不同位置的多個超聲A-掃描的數(shù)據(jù)組合以形成B-掃描260。B-掃描260可以是彩色圖像或灰度圖像中的至少一個。B-掃描260中的每個像素的值表示復合結構202的對應位置的第二響應236的強度。

在一個示例中，B-掃描260具有掃描距離的x軸線和時間的y軸線。B-掃描260可以是數(shù)據(jù)240的表示或在數(shù)據(jù)240被處理后的數(shù)據(jù)240的表示。

C-掃描262表示復合結構202的全部或一部分。在一個示例中，C-掃描262具有與復合結構202的全部或一部分相同的二維形狀。在一些說明性示例中，C-掃描262是灰度圖像。在其他說明性示例中，C-掃描262是彩色圖像。C-掃描262中的每個像素的值表示任何期望的信息。在一個示例中，C-掃描262中的每個像素的值表示復合結構202中的不一致性244的位置。更具體地，C-掃描262中的每個像素的值可以表示復合結構202中的材料變化246的位置。

在另一說明性示例中，圖像253采取頻率圖像268的形式。頻率圖像268類似于在x軸線和y軸線類型中的B-掃描260或C-掃描262。例如，頻率圖像268可以具有掃描距離的x軸線和時間的y軸線。然而，頻率圖像268中的每個像素的強度指示頻率，諸如通過處理數(shù)據(jù)240確定的平均頻率或最大頻率。頻率圖像268指示頻率圖像268中表示的復合結構202的一部分中的材料變化246的存在。

在又一說明性示例中，輸出242采取報告270的形式。報告270可以識別復合結構202中的任何不一致性。報告270也可以包括其他信息，如不一致性的位置、不一致性的類型、不一致性的尺寸和其他合適類型的信息。

在一些說明性示例中，報告270包括頻率值272。頻率值272是用于復合結構202的一部分或用于使用激光超聲檢查系統(tǒng)205檢查的復合結構202的所有位置的平均頻率或最大頻率的平均值。針對平均值272求平均值的復合結構202的樣本體積由初始材料屬性、要檢測的非均勻性的規(guī)模(scale)、測量的精確性或其他特征中的至少一個來確定。頻率值272表示復合結構202中的材料變化246的存在或不存在。頻率值272可以被稱為“局部的”。局部頻率值272是針對在其中局部材料變化246要被確定的某一體積的材料所確定的平均頻率或最大頻率的局部值的平均值。

在一個示例中，頻率值272與復合結構標準276的頻率值274比較。復合結構標準276具有與復合結構202相同的疊層(layup)和材料。復合結構標準276被驗證具有期望的結構屬性。當頻率值272不同于復合結構標準276的頻率值274時，頻率值272可以指示復合結構202中的材料變化246。因此，輸出242可以是警告250、圖像253、報告270或其他合適類型的輸出中的至少一個。

圖2中的制造環(huán)境200的圖示不意在暗示對說明性實施例可以被實施的方式的物理或體系結構限制。除了示出的組件外或替代示出的組件，可以使用其他組件。一些組件可以是不必要的。另外，方框被呈現(xiàn)以示出一些功能組件。這些方框中的一個或多個在說明性實施例中被實施時可以被組合、劃分或者組合并劃分成不同的方框。

例如，雖然檢查環(huán)境200包括復合結構202，但是在一些說明性示例中，檢查環(huán)境200可以替代地包括任何期望材料的結構。例如，檢查環(huán)境200可以包括具有多個層的由任何期望材料制成的結構。

現(xiàn)在轉向圖3，根據(jù)說明性實施例示出檢測器數(shù)據(jù)的處理的方框圖的圖示。全帶寬信號302的處理300可以在圖2的計算機系統(tǒng)214中執(zhí)行。全帶寬信號302可以是由檢測器208收集的數(shù)據(jù)。所使用的檢測器可以限制全帶寬信號302中的帶寬。在一個說明性示例中，檢測器帶寬最大值可以是10MHz。檢測器可以被選擇使得預期的結構信號被定位在全帶寬信號302內。例如，如果預期的結構信號約為7MHz，則檢測寬帶應該高于7MHz。全帶寬信號302的處理300可以由圖2的處理器215執(zhí)行。

全帶寬信號302可以是圖2的數(shù)據(jù)240的全部或部分。在一些說明性示例中，全帶寬信號302可以被稱為A-掃描303。A-掃描303是B-掃描304的一部分。B-掃描304可以包括除A-掃描303以外的進一步的A-掃描。A-掃描303是用于復合結構上的第一位置的數(shù)據(jù)。B-掃描304的進一步的A-掃描包括相同復合結構的其他位置。

全帶寬信號302經受處理300，以產生結構信號305或無結構信號306中的一個。結構信號305可以用于確定材料變化(諸如圖2的材料變化246)是否存在于具有多個規(guī)則(regular)層的結構中。在一些說明性示例中，結構信號305被稱為規(guī)則結構信號。無結構信號306增加在具有多個層的結構中的宏觀不一致性的檢測。無結構信號306描繪不一致性的更清楚的圖像。在一些說明性示例中，無結構信號306被稱為無結構超聲A-掃描。

處理300包括任何期望系列的操作。例如，處理300包括低通濾波器308、插值(interpolation)310、移動窗口312或預測314中的至少一個。處理300的期望系列的操作以任何期望的順序被執(zhí)行。

在一個說明性示例中，在全帶寬信號302上的形成結構信號305的處理300包括移動窗口312和隨后的預測314。在一些說明性示例中，移動窗口312是濾波器。在一些說明性示例中，移動窗口312被施加到時間域中的A-掃描303。

移動窗口312被施加到全帶寬信號302，使得在一時間段期間僅全帶寬信號302的幾個信號被包含在移動窗口312內。在一些說明性示例中，移動窗口312是高斯形狀。高斯形狀提供在頻率分辨率和時間分辨率之間的有利折衷。頻率分辨率提供在頻率域中的精確移除和插值。時間分辨率提供在頻率圖像中的空間分辨率。

根據(jù)采樣尺寸或時間來描述移動窗口312。用于移動窗口312的最小窗口尺寸是詢問脈沖(interrogating pulse)的持續(xù)時間。移動窗口312通常大于該持續(xù)時間，以在頻率域中得到更好的光譜分辨率。在時間域中的持續(xù)時間與在頻率域中的分辨率成反比。用于移動窗口312的特性的選擇通過在頻率域中要求的分辨率和時間域中要求的分辨率之間的折衷來確定。如上所述，高斯形狀可以最優(yōu)化該折衷。

移動窗口312被尺寸設定成使得移動窗口312僅包含期望數(shù)量的層片(ply)。在一個示例中，移動窗口312包含來自兩個層片至七個層片的任何期望數(shù)量的層片。例如，移動窗口312可以包含三個層片。在另一示例中，移動窗口312包含五個層片。

在一個說明性示例中，移動窗口312具有35個樣本點(1/e水平、每個樣本5ns)的直徑，而復合結構的一個層片內的飛行時間約為14個樣本點。因此，在該示例中，加窗(windowed)信號包含幾個層片。

每當移動窗口312被施加到全帶寬信號302時，形成加窗信號316。對于每個加窗信號，可以執(zhí)行預測314。預測314確定頻率測量值317。在一個說明性示例中，頻率測量值317是平均頻率318。在另一說明性示例中，頻率測量值317是最大頻率320。

平均頻率318可以使用任何期望的方法來確定。在一個示例中，根據(jù)下列等式使用A-掃描303的加窗信號316的復解析(complex analytic)表示的自相關函數(shù)來確定平均頻率318：

其中R(0)是在時間零處的復自相關函數(shù)的幅度，并且是在時間零處的復自相關函數(shù)的相位。在函數(shù)上面的圓點表示該函數(shù)的時間導數(shù)。對于A-掃描的N-點采樣版本，等式1變成：

其中R_N(1)是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N，im是指復自相關函數(shù)的虛部，并且re是指復自相關函數(shù)的實部。

針對全帶寬信號302的每個加窗信號316確定平均頻率318。此外，在一些示例中，針對除全帶寬信號302以外的其他全帶寬信號確定平均頻率318。例如，可以針對B-掃描304的每個A-掃描的每個加窗信號316確定平均頻率318。

在一些說明性示例中，在確定B-掃描304的每個A-掃描的每個加窗信號316的平均頻率318之后，平均頻率318值將形成頻率圖像322。頻率圖像322可以是圖2的頻率圖像268的實施方式。頻率圖像322包括B-掃描304的每個A-掃描的每個加窗信號316的每個平均頻率318。材料變化可以在頻率圖像322中是明顯的。例如，頻率圖像322的像素的強度指示材料變化。

在一些說明性示例中，在確定B-掃描304的每個A-掃描的每個加窗信號316的平均頻率318之后，平均頻率318值用于確定頻率值324。頻率值324可以指示材料變化。

當頻率測量值317是最大頻率320時，最大頻率320可以使用任何期望的方法來預測。在一個示例中，最大頻率320使用下列等式來預測：

其中p是系數(shù)的數(shù)量并且S_n是在樣本點n處的A-掃描信號。

在另一說明性示例中，在全帶寬信號302上的處理300產生無結構信號306。例如，移動窗口312在時間域中被施加到全帶寬信號302以形成加窗信號316。預測314可以針對每個加窗信號316來執(zhí)行。在一些說明性示例中，預測314使用平均頻率318或最大頻率320中的至少一個確定結構信號305的光譜分量326。結構信號305的光譜分量326包括在頻率域中的頻率和寬度。

結構信號305是由復合結構的周期性引起的在時間域中的A-掃描的分量或部分。光譜分量326是由復合結構的周期性引起的在頻率域中的A-掃描光譜的分量或部分。與時間域中的信號對應的函數(shù)被稱為頻率域中的信號的光譜，或簡稱為光譜。

信號的傅里葉變換導致光譜。光譜的逆傅里葉變換導致信號。

在確定結構信號305的光譜分量326之后，結構信號305的光譜分量326可以從全帶寬信號302中移除。在一個示例中，結構信號305的光譜分量326從頻率域中的A-掃描光譜中移除。通過從全帶寬信號302中移除結構信號305的光譜分量326，光譜的區(qū)域變空。

插值310被執(zhí)行以填充通過從全帶寬信號302移除結構信號305的光譜分量326而變空的光譜的區(qū)域。插值310是一種在兩點之間構造新數(shù)據(jù)點的方法。插值310可以使用任何期望的等式并通過使用任何期望的數(shù)學方法來執(zhí)行。插值可以在頻率域中執(zhí)行。在一個示例中，插值在A-掃描光譜上執(zhí)行。插值310可以采取線性插值的形式。例如，逆傅里葉變換在插值的數(shù)據(jù)上執(zhí)行以在時間域中形成A-掃描。

通過執(zhí)行插值310，形成無結構信號306。在完成插值310之后，低通濾波器308可以在無結構信號306上使用。任何期望的濾波器在無結構信號306上使用。在一些說明性示例中，濾波器可以通過以下等式表示：

在一個說明性示例中，參數(shù)可以包括：f₀＝100kHz、f₁＝11MHz，并且在一些說明性示例中，代替11MHz，f₁＝5MHz。在這種情況下，具有小于規(guī)則結構周期的尺寸的微觀不均勻性也將從帶通濾波信號中被移除。因此，大規(guī)模的不一致性將被強調。

在使用低通濾波器308之后，在時間域中濾波和插值的數(shù)據(jù)可以用于顯示無結構B-掃描圖像330。無結構B-掃描圖像330指示宏觀不一致性(諸如多孔性(porosity)、分層)或其他宏觀不一致性，或微觀不一致性。微觀不一致性可以是比規(guī)則結構的周期更小的尺寸的不一致性。

現(xiàn)在轉向圖4，根據(jù)說明性實施例示出在頻率域中的超聲A-掃描光譜的圖示。圖像400可以是圖2的圖像253的物理實施方式。圖像400包括A-掃描光譜402。根據(jù)A-掃描的傅里葉變換來計算頻率域中的A-掃描光譜402。A-掃描光譜402是圖2的頻率域264中的超聲A-掃描光譜259的示例。A-掃描光譜402是在時間域266中的超聲A-掃描258的傅里葉變換。

A-掃描光譜402包括結構信號(未示出)的光譜分量404。使用預測可以識別光譜分量404。圖像400具有x軸線406和y軸線408。在該示例中，A-掃描光譜402在頻率域中。因此，x軸線406是以MHz為單位的頻率并且y軸線408是幅度。在光譜分量404周圍的光譜區(qū)域410可以基于結構信號光譜的寬度來定義。在該說明性實施例中，光譜區(qū)域410是平均頻率±與光譜分量404相關聯(lián)的光譜的寬度的兩倍。使用超聲A-掃描的加窗信號的復解析表示的自相關函數(shù)來估計在頻率域中的結構信號光譜的寬度。對于A-掃描的N-點采樣版本，其中|R_N(1)|是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N的幅度，并且R_N(0)是在樣本點0處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N。

現(xiàn)在轉向圖5，根據(jù)說明性實施例示出在頻率域中插值的超聲A-掃描光譜的圖示。圖像500是圖2的圖像253的物理實施方式。圖像500包括A-掃描光譜502。根據(jù)A-掃描的傅里葉變換來計算頻率域中的A-掃描光譜502。A-掃描光譜502是圖2的頻率域264中的超聲A-掃描光譜259的示例。A-掃描光譜402是圖2的頻率域264中的超聲A-掃描258的傅里葉變換。

在頻率域中的A-掃描光譜502是其中移除結構信號的光譜分量404的在頻率域中的A-掃描光譜402的視圖。圖像500具有x軸線504和y軸線506。x軸線504是以MHz為單位的頻率。y軸線506是幅度。

如從圖像500可以看到，A-掃描光譜502包括區(qū)域508。區(qū)域508包括通過插值創(chuàng)建的數(shù)個點。在該說明性示例中，插值采取線性插值的形式。區(qū)域508具有與圖4的光譜區(qū)域410相同的寬度。區(qū)域508是光譜分量404從其中被移除的A-掃描光譜502的一部分。

圖5中的A-掃描光譜502在頻率域中呈現(xiàn)。作為A-掃描的等同時間域表示可以通過對圖像500中的A-掃描光譜502進行逆傅里葉變換來獲得。

現(xiàn)在轉向圖6，根據(jù)說明性實施例示出三個B-掃描的圖示。圖像600是圖2的圖像253的物理實施方式。圖像600包括B-掃描602、B-掃描604和B-掃描606。B-掃描602、B-掃描604和B-掃描606均是圖2中的B-掃描260的示例。B-掃描602、B-掃描604和B-掃描606中的每個由時間域中的數(shù)據(jù)形成。

B-掃描602是沒有結構移除處理的全帶寬信號的B-掃描圖像。B掃描602由無處理的時間域中的A-掃描形成。

B-掃描604是具有移除了結構信號的光譜分量和在頻率域中的插值的全帶寬信號的B-掃描圖像。例如，B-掃描604是沒有結構信號的B-掃描602的圖像。結構信號的光譜分量通過處理時間域中的A-掃描來識別。在頻率域中的A-掃描光譜通過在A-掃描上執(zhí)行傅里葉變換來產生。然后，從頻率域中的A-掃描光譜移除所識別的光譜分量。插值也可以在頻率域中的A-掃描光譜中發(fā)生。然后，逆傅里葉變換被執(zhí)行以將沒有結構信號的光譜分量的A-掃描光譜變換到時間域并形成A-掃描。

B-掃描606是在結構信號的光譜分量的移除和在頻率域中的插值之后的低通濾波的B-掃描圖像。例如，B-掃描606是在施加低通濾波器之后的B-掃描604的圖像。

如在圖像600中可以看到，B-掃描606中的不一致性比B-掃描604或B-掃描602中的不一致性更多地被定義。因此，從全帶寬信號中移除結構信號的光譜分量提高不一致性的可檢測性。B-掃描602具有x軸線608和y軸線610。x軸線608是表達為A-掃描數(shù)量的掃描距離。y軸線610是深度。

通過移除結構信號的光譜分量，與全帶寬信號的直接濾波相比，低通濾波器已經被擴展。較高帶寬低通濾波器在B-掃描606所示的不一致性中提供較高空間分辨率。

現(xiàn)在轉向圖7，根據(jù)說明性實施例示出在時間域中的超聲A-掃描上的移動窗口的圖示。圖像700是圖2的圖像253的物理實施方式。圖像700包括A-掃描702。A-掃描702是圖2的時間域266中的超聲A-掃描258的示例。移動窗口704定位在A-掃描702的上方。

圖像700具有x軸線706和y軸線708。在該示例中，A-掃描702在時間域中。因此，x軸線706是以微秒為單位的時間并且y軸線708是幅度。

移動窗口704被施加到A-掃描702以確定頻率測量值。移動窗口704包括復合結構的數(shù)個層片。在該說明性示例中，移動窗口704包括用于A-掃描702的五個層片。

移動窗口704在圖像700中以方向710移動，以形成數(shù)個加窗信號。可以針對A-掃描702的每個加窗信號確定頻率測量值。A-掃描702的頻率測量值用于確定材料變化是否已經在A-掃描702的復合結構中發(fā)生。在一個示例中，A-掃描702的頻率測量值用于形成頻率圖像。

在一些說明性示例中，A-掃描702的頻率測量值用于增加不一致性的可檢測性。例如，A-掃描702的頻率測量值用于預測結構信號的光譜分量。然后從全帶寬信號移除結構信號的光譜分量并執(zhí)行在頻率域中的插值。在一些說明性示例中，結構信號的光譜分量的插值和移除同時執(zhí)行。例如，插值移除結構信號的光譜分量。在其他說明性示例中，在插值之前移除結構信號。然后插值的信號用于形成B-掃描。

現(xiàn)在轉向圖8，根據(jù)說明性實施例示出B-掃描圖像和頻率圖像的圖示。圖像800是圖2的圖像253的物理實施方式。圖像800包括B-掃描圖像802和頻率圖像804。頻率圖像804是圖2中的頻率圖像268的示例。B-掃描圖像802和頻率圖像804具有x軸線806和y軸線808。如圖所示，x軸線806是如在A-掃描數(shù)量中描述的距離。y軸線808是深度。

頻率圖像804是用于復合結構的頻率測量值的圖像。如圖像800中可以看到，頻率圖像804中的不一致性已經增加可檢測性。

圖1和圖3-8中示出的不同組件可以與圖2中的組件組合、與圖2中的組件一起使用，或者這二者的組合。此外，圖1和圖3-8中的一些組件可以是在圖2中以方框形式示出的組件可以如何作為物理結構被實施的說明性示例。

現(xiàn)在轉向圖9，根據(jù)說明性實施例示出用于檢測復合結構中的材料變化的過程的流程圖的圖示。圖9中所示的過程可以在超聲檢查系統(tǒng)(諸如圖2中的激光超聲檢查系統(tǒng)205)中被實施。

過程900通過引導脈沖激光束朝向包括數(shù)個復合材料的復合結構而開始，其中當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，寬帶超聲信號在復合結構中形成(操作902)。然后過程900檢測寬帶超聲信號以形成數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)包括數(shù)個超聲A-掃描(操作904)。在一些說明性示例中，使用點狀光學檢測器檢測寬帶超聲信號。在一些示例中，超聲的點狀光學檢測器是寬帶。

過程900也處理數(shù)據(jù)以識別針對數(shù)個超聲A-掃描中的每個的多個頻率測量值(操作906)。在一些示例中，頻率測量值選自平均頻率或最大頻率中的至少一個。在一些說明性示例中，處理數(shù)據(jù)包括將移動窗口施加到數(shù)個超聲A-掃描中的每個并且在移動窗口內確定平均頻率或最大頻率中的至少一個。在一些說明性示例中，移動窗口具有高斯形狀。

在一個說明性示例中，處理數(shù)據(jù)包括根據(jù)下列等式確定數(shù)個超聲A-掃描中的A-掃描的加窗信號的最大頻率：

在該等式中，p是系數(shù)的數(shù)量并且S_n是在樣本點n處的A-掃描信號。

在另一說明性示例中，處理數(shù)據(jù)以識別頻率測量值包括根據(jù)下列等式使用超聲A-掃描的加窗信號的復解析表示的自相關函數(shù)來確定數(shù)個超聲A-掃描中的超聲A-掃描的加窗信號的平均頻率：

其中R(0)是在時間零處的復自相關函數(shù)的幅度，并且是在時間零處的復自相關函數(shù)的相位。在函數(shù)上面的圓點表示該函數(shù)的時間導數(shù)。對于A-掃描的N-點采樣版本，等式5變成

其中R_N(1)是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N，im是指復自相關函數(shù)的虛部并且re是指復自相關函數(shù)的實部。

過程900還使用多個頻率測量值顯示頻率圖像(操作908)。然后過程終止。

通過分析頻率圖像，可以觀察到不一致性。例如，通過分析頻率圖像，可以觀察到材料變化。在一些說明性示例中，如果觀察到材料變化，可以重做或替換復合結構。

現(xiàn)在轉向圖10，根據(jù)說明性實施例示出用于處理數(shù)據(jù)以改進不一致性的檢測的過程的流程圖的圖示。圖10中示出的過程可以在超聲檢查系統(tǒng)(諸如圖2中的激光超聲檢查系統(tǒng)205)中實施。

過程1000通過引導脈沖激光束朝向包括多個層的復合結構而開始，其中當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，數(shù)個寬帶超聲信號在復合結構中形成(操作1002)。過程1000也檢測寬帶超聲信號以形成數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)包括用于復合結構的多個超聲A-掃描(操作1004)。

過程1000將移動窗口施加到多個A-掃描中的每個，以形成加窗信號(操作1006)。過程1000確定針對多個超聲A-掃描中的每個的在加窗信號內的頻率測量值(操作1008)。在一些說明性示例中，頻率測量值選自平均頻率或最大頻率。

在一些說明性示例中，根據(jù)下列等式確定最大頻率：

在該等式中，p是系數(shù)的數(shù)量并且S_n是在樣本點n處的A-掃描信號。

在一些說明性示例中，根據(jù)下列等式使用A-掃描的加窗信號的復解析表示的自相關函數(shù)來確定平均頻率：

其中R(0)是在時間零處的復自相關函數(shù)的幅度，并且是在時間零處的復自相關函數(shù)的相位，并且在函數(shù)上面的圓點表示該函數(shù)的時間導數(shù)。對于A-掃描的N-點采樣版本，等式7變成：

其中R_N(1)是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N，im是指復自相關函數(shù)的虛部并且re是指復自相關函數(shù)的實部。

過程1000也使用頻率測量值從多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜移除結構信號的光譜分量(過程1010)。過程1000在移除結構信號的光譜分量之后在多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜上執(zhí)行插值以形成插值的A-掃描光譜數(shù)據(jù)(操作1012)。然后，過程終止。

現(xiàn)在轉向圖11，根據(jù)說明性實施例示出用于處理數(shù)據(jù)以改進不一致性的檢測的過程的流程圖的圖示。圖11中所示的過程可以在超聲檢查系統(tǒng)(諸如圖2中的激光超聲檢查系統(tǒng)205)中實施。

過程1100通過使用激光超聲檢查系統(tǒng)獲得用于復合結構的數(shù)據(jù)而開始(操作1102)。在一些說明性示例中，復合結構具有多個層。

過程1100確定數(shù)據(jù)中的結構信號的光譜分量的寬度和頻率(操作1104)。在一些說明性示例中，結構信號的光譜分量的頻率使用下列等式來估計：

其中p是系數(shù)的數(shù)量并且S_n是在樣本點n處的A-掃描信號。

在一些說明性示例中，根據(jù)下列等式使用超聲A-掃描的加窗信號的復解析表示的自相關函數(shù)來估計結構信號的光譜分量的頻率：

其中R(0)是在時間零處的復自相關函數(shù)的幅度，并且是在時間零處的復自相關函數(shù)的相位。在函數(shù)上面的圓點表示該函數(shù)的時間導數(shù)。對于A-掃描的N-點采樣版本，等式9變?yōu)椋?/p>

其中R_N(1)是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N，im是指復自相關函數(shù)的虛部并且re是指復自相關函數(shù)的實部。

在一些說明性示例中，使用超聲A-掃描的加窗信號的復解析表示的自相關函數(shù)來估計在頻率域中的結構信號光譜的寬度。對于A-掃描的N-點采樣版本，其中|R_N(1)|是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N的幅度，并且R_N(0)是在樣本點0處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N。

過程1100從頻率域中的數(shù)據(jù)移除結構信號的光譜分量(操作1108)。過程1100執(zhí)行插值例程，以填充通過移除結構信號的光譜分量而變空(left empty)的A-掃描光譜的區(qū)域，從而形成插值的數(shù)據(jù)(操作1106)。過程1100在插值的數(shù)據(jù)上執(zhí)行逆傅里葉變換，以形成移除了結構信號的處理的A-掃描(操作1108)。在一些說明性示例中，移除了結構信號的處理的A-掃描也可以被稱為無結構信號，諸如圖3的無結構信號306。然后過程終止。

在不同實施例中示出的流程圖和方框圖在說明性實施例中示出設備和方法的一些可能實施方式的體系結構、功能和操作。在這方面，流程圖或方框圖中的每個方框可以表示模塊、段、功能和/或操作或步驟的一部分。

在說明性實施例的一些可替代實施方式中，方框中指出的一個或多個功能可以不以附圖中指出的順序發(fā)生。例如，在一些情況下，連續(xù)示出的兩個方框可以基本上同時執(zhí)行，或者方框可以有時以相反的順序執(zhí)行，這取決于所涉及的功能。另外，除了流程圖或方框圖中示出的方框以外，可以添加其他方框。

例如，過程900可以進一步包括通過分析頻率圖像確定不期望的狀況是否存在于復合結構中。在一些說明性示例中，不期望的狀況包括材料變化。

在又一示例中，過程1000進一步包括對多個超聲A-掃描中的每個進行傅里葉變換，以形成多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜；以及在插值的A-掃描光譜數(shù)據(jù)上執(zhí)行逆傅里葉變換以形成多個無結構超聲A-掃描。過程1000可以進一步包括濾波由多個無結構超聲A-掃描形成的無結構B-掃描圖像。在一個示例中，對無結構B-掃描圖像進行濾波包括在無結構B-掃描圖像上使用低通濾波器。

在另一示例中，過程1100進一步包括對A-掃描進行濾波以形成濾波的數(shù)據(jù)。過程1100也可以包括在B-掃描中顯示濾波的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在轉向圖12，根據(jù)說明性實施例示出以方框圖的形式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的圖示。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200可以用于實施圖2的計算機系統(tǒng)214。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200可以用于處理如圖3中所示的數(shù)據(jù)并顯示如圖4-8中所示的輸出。如圖所示，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200包括通信框架1202，其提供在處理器單元1204、存儲裝置1206、通信單元1208、輸入/輸出單元1210和顯示器1212之間的通信。在一些情況下，通信框架1202可以被實施為總線系統(tǒng)。

處理器單元1204被配置為執(zhí)行用于軟件的指令，以執(zhí)行數(shù)個操作。處理器單元1204可以包括數(shù)個處理器、多處理器核和/或一些其他類型的處理器，這取決于實施方式。在一些情況下，處理器單元1204可以采取硬件單元的形式，如電路系統(tǒng)、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯裝置或一些其他合適類型的硬件單元。

由處理器單元1204運行的用于操作系統(tǒng)的指令、應用和/或程序可以位于存儲裝置1206中。存儲裝置1206可以通過通信框架1202與處理器單元1204通信。如本文所用，存儲裝置(也被稱為計算機可讀存儲裝置)是能夠在臨時和/或永久基礎上存儲信息的任何硬件。該信息可以包括但不限于數(shù)據(jù)、程序代碼和/或其他信息。

存儲器1214和永久存儲裝置1216是存儲裝置1206的示例。存儲器1214可以采取例如隨機存取存儲器或一些類型的易失性或非易失性存儲裝置的形式。永久存儲裝置1216可以包括任何數(shù)量的組件或裝置。例如，永久存儲裝置1216可以包括硬盤驅動器、閃速存儲器、可重寫光盤、可重寫磁帶或以上的某種組合。由永久存儲裝置1216使用的介質可以是可移動的或可以不是可移動的。

通信單元1208允許數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200與其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和/或裝置通信。通信單元1208可以使用物理通信鏈路和/或無線通信鏈路提供通信。

輸入/輸出單元1210允許從連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200的其他裝置接收輸入并發(fā)送輸出至連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200的其他裝置。例如，輸入/輸出單元1210可以允許通過鍵盤、鼠標和/或一些其他類型的輸入裝置接收用戶輸入。作為另一示例，輸入/輸出單元1210可以允許將輸出發(fā)送至連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200的打印機。

顯示器1212被配置向用戶顯示信息。顯示器1212可以包括例如但不限于監(jiān)視器、觸摸屏、激光顯示器、全息顯示器、虛擬顯示裝置和/或一些其他類型的顯示裝置。

在該說明性示例中，不同說明性實施例的過程可以由處理器單元1204使用計算機實施的指令來執(zhí)行。這些指令可以被稱為程序代碼、計算機可用程序代碼或計算機可讀程序代碼，并且可以由處理器單元1204中的一個或多個處理器讀取和執(zhí)行。

在這些示例中，程序代碼1218以函數(shù)的形式位于選擇性可移動的計算機可讀介質1220上，并且可以加載到或轉移到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200用于由處理器單元1204執(zhí)行。程序代碼1218和計算機可讀介質1220一起形成計算機程序產品1222。在該說明性示例中，計算機可讀介質1220可以是計算機可讀存儲介質1224或計算機可讀信號介質1226。

計算機可讀存儲介質1224是用于存儲程序代碼1218的物理或有形存儲裝置而不是傳播或傳送程序代碼1218的介質。計算機可讀存儲介質1224可以是例如但不限于光盤或磁盤或連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200的永久存儲裝置。

可替代地，可以使用計算機可讀信號介質1226將程序代碼1218轉移到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200。計算機可讀信號介質1226可以是例如包含程序代碼1218的傳播數(shù)據(jù)信號。該數(shù)據(jù)信號可以是電磁信號、光學信號和/或通過物理通信鏈路和/或無線通信鏈路傳送的一些其他類型的信號。

圖12中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200的圖示不意在對說明性實施例可以被實施的方式提供體系結構限制。不同的說明性實施例可以在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中實施，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括除針對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200示出的那些組件以外或替代針對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1200示出的那些組件的組件。此外，圖12中所示的組件可以不同于所示的說明性示例。

本公開的說明性實施例可以在如圖13中所示的飛機制造和服務方法1300和如圖14中所示的飛機1400的背景下被描述。首先轉向圖13，根據(jù)說明性實施例示出飛機制造和服務方法的圖示。在預生產期間，飛機制造和服務方法1300可以包括飛機1400的規(guī)格和設計1302和材料采購1304。

在生產期間，進行飛機1400的組件和子組件制造1306和系統(tǒng)集成1308。此后，飛機1400可以通過認證和交付1310，以便被投入使用中1312。當由客戶進行使用中1312時，飛機1400被安排用于例行維修和維護1314，所述例行維修和維護1314可以包括修改、重新配置、翻新和其他維修或維護。

飛機制造和服務方法1300的過程中的每個可以由系統(tǒng)集成商、第三方和/或操作員來執(zhí)行或實行。在這些示例中，操作員可以是客戶。為了該描述的目的，系統(tǒng)集成商可以包括但不限于任何數(shù)量的飛機制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可以包括但不限于任何數(shù)量的廠商、分包商和供應商；并且操作員可以是航空公司、租賃公司、軍事實體、服務組織等。

現(xiàn)在參照圖14，示出在其中說明性實施例可以被實施的飛機的圖示。在該示例中，飛機1400通過圖13中的飛機制造和服務方法1300生產，并且可以包括具有多個系統(tǒng)1404和內部1406的機身1402。多個系統(tǒng)1404的示例包括推進系統(tǒng)1408、電氣系統(tǒng)1410、液壓系統(tǒng)1412和環(huán)境系統(tǒng)1414中的一個或多個?？梢园ㄈ魏螖?shù)量的其他系統(tǒng)。雖然示出航天航空示例，但是不同的說明性實施例可以應用于其他工業(yè)，諸如汽車工業(yè)。

本文體現(xiàn)的設備和方法可以在圖13的飛機制造和服務方法1300的各階段中的至少一個階段期間被采用。一個或多個說明性實施例可以在圖13中的組件和子組件制造1306期間使用。例如，圖2中的激光超聲檢查系統(tǒng)205可以用于在組件和子組件制造1306期間檢查復合結構。此外，圖2中的激光超聲檢查系統(tǒng)205可以用于在圖13中的維護和服務1314期間檢查裝配。例如，可以使用激光超聲檢查系統(tǒng)205在飛機1400的安排的維護期間檢查飛機1400的復合結構。

因此，一個或多個說明性實施例提供一種用于確定不一致性是否存在于復合結構中的方法和設備。識別結構信號。在識別結構信號之后，使用結構信號形成B-掃描。B-掃描被分析以確定不一致性是否存在于結構的周期性中。在一些說明性示例中，結構信號通過頻率測量值來預測。在一些示例中，頻率測量值用于形成頻率圖像。頻率圖像被分析以確定不一致性是否存在于結構的周期性中。例如，結構的周期性中的不一致性可以包括材料變化。

在另一示例中，在識別結構信號之后，結構信號的光譜分量從全帶寬信號光譜移除。通過移除結構信號的光譜分量而變空的A-掃描光譜的區(qū)域通過插值來填充。包括插值的信號在逆傅里葉變換之后用于形成B-掃描。B-掃描已經增加針對不一致性的可檢測性。

通過確定結構信號，說明性實施例檢測常規(guī)處理不會檢測的不一致性。例如，說明性實施例檢測材料變化。作為另一示例，說明性實施例檢測先前由結構信號掩蓋的不一致性。

在一個說明性示例中，呈現(xiàn)了一種檢測復合結構中的材料變化的方法。脈沖激光束被引導朝向包括數(shù)個復合材料的復合結構。當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，寬帶超聲信號在復合結構中形成。寬帶超聲信號被檢測以形成數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括數(shù)個超聲A-掃描。超聲A-掃描包括關于規(guī)則復合結構和不一致性二者的信息。規(guī)則復合結構與在制造期間單獨層的設計包裝相關。不一致性包括空隙、缺陷、人工內含物或其他類型的不一致性中的至少一個。在時間域中的移動窗口施加于多個超聲A-掃描中的每個以形成加窗信號。針對多個A-掃描中的每個在加窗信號內確定頻率測量值。針對加窗信號中的每個確定的頻率測量值形成描述規(guī)則復合結構的多個特征頻率。使用多個頻率測量值顯示特征頻率的圖像。規(guī)則材料結構中的變化在特征頻率圖像中被表示。

在另一說明性實施例中，呈現(xiàn)了一種方法。脈沖激光束被引導朝向包括多個層的復合結構。當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，數(shù)個寬帶超聲信號在復合結構中形成。寬帶超聲信號被檢測以形成數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括用于復合結構的多個超聲A-掃描。計算針對多個超聲A-掃描的傅里葉光譜。針對多個超聲A-掃描確定整個A-掃描頻率光譜的表征規(guī)則材料結構的頻率峰值。通過使用在傅里葉域中的頻率峰值周圍的信號光譜的插值以形成插值的數(shù)據(jù)并執(zhí)行施加到插值的信號光譜的逆傅里葉變換，結構信號的光譜分量從多個超聲A-掃描中的每個的全帶寬信號光譜被移除。

為了說明和描述的目的，不同的說明性實施例的描述已經被呈現(xiàn)，并且不旨在是詳盡的或者限于以所公開的形式的實施例。許多修改和改變對于本領域普通技術人員來說將是明顯的。此外，與其他期望的實施例相比，不同的說明性實施例可以提供不同的特征。選擇并描述選定的一個或多個實施例，以便最好地解釋實施例的原理、實際應用并且使本領域其他普通技術人員能夠理解針對具有適合于設想的特定用途的各種修改的各種實施例的公開。

此外，本公開包括根據(jù)下列條款的實施例：

條款1.一種檢測復合結構中的材料變化的方法，所述方法包括：引導脈沖激光束朝向包括數(shù)個復合材料的復合結構，其中當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，寬帶超聲信號在復合結構中被形成；檢測寬帶超聲信號以形成數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)包括數(shù)個超聲A-掃描；處理數(shù)據(jù)以識別針對數(shù)個超聲A掃描中的每個的多個頻率測量值；以及使用多個頻率測量值顯示頻率圖像，其中材料變化在頻率圖像中被表示。

條款2.根據(jù)條款1所述的方法，其中處理數(shù)據(jù)包括：將移動窗口施加到數(shù)個超聲A-掃描中的每個；以及確定移動窗口內的平均頻率或最大頻率中的至少一個。

條款3.根據(jù)條款2所述的方法，其中移動窗口具有高斯形狀。

條款4.根據(jù)條款1、2或3所述的方法，其進一步包括：通過分析頻率圖像確定不期望的狀況是否存在于復合結構中，其中所述不期望的狀況包括材料變化。

條款5.根據(jù)條款1、2或3所述的方法，其中多個頻率測量值選自平均頻率或最大頻率中的至少一個。

條款6.根據(jù)條款1、2或3所述的方法，其中處理數(shù)據(jù)包括：使用等式確定數(shù)個超聲A-掃描的A-掃描的加窗信號的最大頻率，其中p是系數(shù)的數(shù)量并且S_n是在樣本點n處的A-掃描信號。

條款7.根據(jù)條款1、2或3所述的方法，其中處理數(shù)據(jù)以識別多個頻率測量值包括：根據(jù)等式或針對A-掃描的N-點采樣版本的中的至少一個使用超聲A-掃描的加窗信號的復解析表示的自相關函數(shù)來確定數(shù)個超聲A-掃描的超聲A-掃描的加窗信號的平均頻率，其中R(0)是在時間零處的復自相關函數(shù)的幅度，并且是在時間零處的復自相關函數(shù)的相位，并且在函數(shù)上面的圓點表示該函數(shù)的時間導數(shù)，其中R_N(1)是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N，im是指復自相關函數(shù)的虛部并且re是指復自相關函數(shù)的實部。

條款8.根據(jù)條款1、2或3所述的方法，其中使用點狀光學檢測器檢測寬帶超聲信號。

條款9.一種方法，其包括：引導脈沖激光束朝向包括多個層的復合結構，其中當脈沖激光束的輻射由復合結構吸收時，數(shù)個寬帶超聲信號在復合結構中形成；檢測寬帶超聲信號以形成數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)包括用于復合結構的多個超聲A-掃描；將移動窗口施加到多個超聲A-掃描中的每個以形成加窗信號；確定針對多個超聲A-掃描中的每個的加窗信號內的頻率測量值；使用頻率測量值從多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜移除結構信號的光譜分量；以及在移除結構信號的光譜分量之后，在多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜上執(zhí)行插值以形成插值的A-掃描光譜數(shù)據(jù)。

條款10.根據(jù)條款9所述的方法，其進一步包括：對多個超聲A-掃描中的每個進行傅里葉變換，以形成多個超聲A-掃描中的每個的A-掃描光譜；以及在插值的A-掃描光譜數(shù)據(jù)上執(zhí)行逆傅里葉變換，以形成多個無結構超聲A-掃描。

條款11.根據(jù)條款10所述的方法，其進一步包括：濾波由多個無結構超聲A-掃描形成的無結構B-掃描圖像。

條款12.根據(jù)條款11所述的方法，其中濾波無結構B-掃描圖像包括在無結構B-掃描圖像上使用低通濾波器。

條款13.根據(jù)條款9所述的方法，其中頻率測量值選自平均頻率或最大頻率。

條款14.根據(jù)條款13所述的方法，其中根據(jù)等式或針對A-掃描的N-點采樣版本的等式中的至少一個使用超聲A-掃描的加窗信號的復解析表示的自相關函數(shù)來確定平均頻率，其中R(0)是在時間零處的復自相關函數(shù)的幅度，并且是在時間零處的復自相關函數(shù)的相位，并且在函數(shù)上面的圓點表示該函數(shù)的時間導數(shù)，其中R_N(1)是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N，im是指復自相關函數(shù)的虛部并且re是指復自相關函數(shù)的實部。

條款15.根據(jù)條款13所述的方法，其中使用等式確定最大頻率，其中p是系數(shù)的數(shù)量并且S_n是在樣本點n處的A-掃描信號。

條款16.一種方法，其包括：使用激光超聲檢查系統(tǒng)獲得用于復合結構的數(shù)據(jù)；確定數(shù)據(jù)中的結構信號的光譜分量的寬度和頻率；從頻率域中的數(shù)據(jù)移除結構信號的光譜分量；執(zhí)行插值例程以填充通過移除結構信號的光譜分量而變空的A-掃描光譜的區(qū)域以形成插值的數(shù)據(jù)；以及在插值的數(shù)據(jù)上執(zhí)行逆傅里葉變換以形成處理的移除了結構信號的A-掃描。

條款17.根據(jù)條款16所述的方法，其進一步包括：對處理的A-掃描進行濾波以形成濾波的數(shù)據(jù)；以及在無結構B-掃描圖像中顯示濾波的數(shù)據(jù)。

條款18.根據(jù)條款16或17所述的方法，其中結構信號的光譜分量的頻率使用等式來估計，其中p是系數(shù)的數(shù)量并且S_n是在樣本點n處的A-掃描信號。

條款19.根據(jù)條款16或17所述的方法，其中根據(jù)等式或針對A-掃描的N-點采樣版本的中的至少一個使用超聲A-掃描的加窗信號的復解析表示的自相關函數(shù)來估計結構信號的光譜分量的頻率，其中R(0)是在時間零處的復自相關函數(shù)的幅度，并且是在時間零處的復自相關函數(shù)的相位，并且在函數(shù)上面的圓點表示該函數(shù)的時間導數(shù)，其中R_N(1)是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N，im是指復自相關函數(shù)的虛部并且re是指復自相關函數(shù)的實部。

條款20.根據(jù)條款16或17中的任何一個所述的方法，其中與結構信號相關聯(lián)的光譜分量的寬度是平均頻率±頻率域中的結構信號光譜的寬度的兩倍。

條款21.根據(jù)條款20所述的方法，其中使用超聲A-掃描的加窗信號的復解析表示的自相關函數(shù)來估計頻率域中的結構信號光譜的寬度，并且其中對于A-掃描的N-點采樣版本，其中|R_N(1)|是在樣本點1處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N的幅度，并且R_N(0)是在樣本點0處評估的N-點復自相關函數(shù)R_N。