本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料T形連接區(qū)液體自耦超聲合換能器及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

T形連接是復(fù)合材料壁板和整體結(jié)構(gòu)中的一種非常重要的連接形式，也是復(fù)合材料承力結(jié)構(gòu)的重要組成部分，T形連接區(qū)在這類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中起到載荷傳遞和結(jié)構(gòu)支撐作用，T形連接目前已在航空航天、交通等工業(yè)領(lǐng)域中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。通常需要對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)進(jìn)行可靠地?zé)o損檢測(cè)。目前是基于超聲方法進(jìn)行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的無(wú)損檢測(cè)：一種是采用超聲手工接觸法掃查方法，換能器通過(guò)固體延時(shí)塊與T形連接筋條部位接觸耦合，利用超聲A-顯示信號(hào)進(jìn)行缺陷判別，其主要不足是，(1)這種硬接觸難以保證掃查過(guò)程中換能器延時(shí)塊與T形連接區(qū)表面之間的聲學(xué)，從而會(huì)導(dǎo)致超聲波的正常發(fā)射和接收，進(jìn)而容易引起缺陷誤判、漏檢；(2)需要根據(jù)不同的T形連接區(qū)的曲率特點(diǎn)，制備相應(yīng)的換能器延時(shí)塊，效率低，成本高；(3)對(duì)于一些曲率比較小的T形連接區(qū)，采用這種固體延時(shí)塊方法，難實(shí)在T形連接區(qū)形成合理的超聲檢測(cè)信號(hào)，從而難以實(shí)現(xiàn)T形連接區(qū)的覆蓋檢測(cè)；(4)分辨率。為了改善其不足，另一種檢測(cè)方法是，通過(guò)設(shè)計(jì)一些專門的超聲自動(dòng)掃描檢測(cè)系統(tǒng)或者超聲相控陣方法，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的掃描檢測(cè)，其主要不足是，(1)成本非常高、技術(shù)難度大，需要根據(jù)不同的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的幾何特點(diǎn)，設(shè)計(jì)不同的掃描檢測(cè)系統(tǒng)；(2)因自動(dòng)掃描機(jī)構(gòu)復(fù)雜和場(chǎng)地環(huán)境條件的限制，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較困難；(3)對(duì)檢測(cè)場(chǎng)地要求高，需要占用較大的專用檢測(cè)場(chǎng)地；(4)檢測(cè)結(jié)果的核實(shí)實(shí)時(shí)性不好；(5)對(duì)于一些開敞性不好的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的T形連接區(qū)，難以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)；(6)存在表面檢測(cè)盲區(qū)。為了改進(jìn)其不足，中國(guó)專利“一種檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)腔R區(qū)的超聲掃查器及掃查方法”(ZL 201210235056.6)，用于解決復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中內(nèi)腔R區(qū)的檢測(cè)，其主要不足：(1)采用了軟膜耦合的R區(qū)超聲探頭，掃查過(guò)程中軟膜容易損壞，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)聲學(xué)耦合，進(jìn)而在掃查過(guò)程中需要不斷更換R區(qū)探頭的軟膜，影響檢測(cè)效果和檢測(cè)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)，提出一種用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的液體自耦合超聲換能器及檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的超聲覆蓋掃查檢測(cè)，提高超聲對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)檢測(cè)的覆蓋率，進(jìn)而提高缺陷的檢出能力和檢測(cè)的可靠性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，

液體自耦合超聲換能器由超聲傳感單元、外殼、耦合腔、連接座、液體耦合劑和封蓋組成，

外殼由一圓柱體加工而成，外殼的上端加工一同軸半通孔φ₂，外殼的下端加工一貫通圓孔，貫通圓孔的內(nèi)徑為φ₁，貫通圓孔的內(nèi)徑φ₁大于半通孔內(nèi)徑φ₂，在外殼的下端形成內(nèi)圓凸臺(tái)，外殼的下端加工有外螺紋M₁，外殼的上端面加工有4個(gè)均布的螺紋孔，

超聲傳感單元由壓電晶片、聲學(xué)透鏡、阻尼塊、正負(fù)電極連接線組成，其中，正負(fù)電極連接線的一端分別與壓電晶片的正負(fù)端連接，壓電晶片上端再與阻尼塊通過(guò)樹脂膠接在一起，聲學(xué)透鏡與壓電晶片下端粘接，封閉為超聲傳感單元，將封裝后的超聲傳感單元通過(guò)樹脂封裝在外殼中，并使超聲傳感單元的下端面與外殼下端面凸臺(tái)面齊平；

連接座與封蓋固定在一起，正負(fù)電極連接線的另一端分別連接座上的正負(fù)連接，封蓋固定在外殼上端面，

耦合腔為一錐形體，此錐形體內(nèi)部加工有一貫通的錐形通孔，此錐形通孔的上端內(nèi)徑大小與φ₁相同，下端內(nèi)徑為φ₃，通孔的上端加工有內(nèi)螺紋，此螺紋與M₁匹配，耦合腔內(nèi)壁表面進(jìn)行毛化處理，耦合腔內(nèi)部容積為V₁，液體耦合劑位于耦合腔內(nèi)部，

耦合腔內(nèi)部容積V₁的確定方法為：

其中，

ρ為耦合劑的密度，

g為重力加速度，

F_r為液體耦合劑作用在耦合腔內(nèi)壁徑向力，

F_a為液體耦合劑在耦合腔內(nèi)壁表面產(chǎn)生的吸附力，

K為液體耦合劑與耦合腔內(nèi)壁直徑的摩擦系數(shù)，

P₀為大氣壓，

π為為常數(shù)，約為3.14159。

所述的超聲換能器的耦合腔下端內(nèi)徑φ₃和壁厚h根據(jù)被檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中T形連接區(qū)的幾何特征進(jìn)行選擇，φ₃的取值范圍為2mm-6mm，h的取值范圍為0.5mm-2mm。

所描述的一種復(fù)合材料T形連接區(qū)液體自耦超聲合換能器，根據(jù)被檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中T形連接區(qū)的缺陷檢出要求，選擇非聚焦和聚焦超聲傳感單元，用于不同檢測(cè)要求的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中T形連接區(qū)超聲檢測(cè)。

所描述的超聲換能器選用寬帶窄脈沖超聲換能器，且

這里，

——為超聲換能器的帶寬，

——為超聲單元的帶寬，

——為超聲換能器的中心頻率。

利用所述復(fù)合材料T形連接區(qū)液體自耦超聲合換能器進(jìn)行掃查檢測(cè)的方法，利用液體自耦合寬帶窄脈沖超聲波從不同方向入射到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)，通過(guò)接收來(lái)自不同方向的寬帶窄脈沖超聲波信號(hào)，然后根據(jù)超聲波信號(hào)的變化規(guī)律進(jìn)行缺陷判別，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)超聲檢測(cè)，用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)超聲覆蓋檢測(cè)的超聲檢測(cè)系統(tǒng)包括液體自耦合超聲換能器、超聲單元、顯示單元、掃描機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)，其檢測(cè)步驟是，

1)覆蓋掃查

檢測(cè)前將被檢測(cè)T形連接區(qū)表面刷濕，將超聲換能器置于被檢測(cè)T形連接區(qū)表面，通過(guò)超聲單元激發(fā)超聲換能器產(chǎn)生寬帶窄脈沖超聲波信號(hào)u₀，u₀通過(guò)超聲換能器的內(nèi)部的液體耦合劑入射到被檢測(cè)T形連接區(qū)內(nèi)部，并在被檢測(cè)T形連接區(qū)內(nèi)部形成入射寬帶窄脈沖超聲波信號(hào)u_i，當(dāng)在u_i傳播路徑存在缺陷時(shí)，u_i在缺陷周圍產(chǎn)生反射寬帶窄脈沖超聲波信號(hào)u_r，u_r被超聲換能器所接收，并轉(zhuǎn)換為寬帶窄脈沖信號(hào)，經(jīng)超聲單元進(jìn)行處理后，送到顯示單元進(jìn)行超聲檢測(cè)結(jié)果的顯示，改變超聲換能器的擺角θ和其在T形連接區(qū)的位置，實(shí)現(xiàn)超聲換能器對(duì)T形連接區(qū)不同區(qū)域的超聲覆蓋掃描檢測(cè)；

2)據(jù)顯示單元中顯示的u_r的峰-峰幅值或圖像和u_r的傳播時(shí)間t_D，進(jìn)行缺陷的判別：

當(dāng)u_r＞u_T時(shí)，判為缺陷，且此時(shí)缺陷的深度這里，υ為被檢測(cè)復(fù)合材料T形連接區(qū)中的聲速，u_T為設(shè)定的判別閾值；

當(dāng)u_r≤u_T時(shí)，判為沒(méi)有缺陷。

所描述的復(fù)合材料T形連接區(qū)液體自耦超聲合換能器進(jìn)行掃查檢測(cè)的方法，所涉及的超聲單元，

1)超聲單元要求與超聲換能器匹配，產(chǎn)生具有單周特性的脈沖超聲信號(hào)，要求來(lái)自T形連接區(qū)表面的超聲回波信號(hào)的時(shí)域占寬t_w滿足下式的要求：

t_w≤1.5T_w，

這里，T_w為脈沖超聲信號(hào)的單周占寬，即脈沖超聲信號(hào)相鄰正向峰值與負(fù)向峰值之間的時(shí)域?qū)挾龋?/p>

2)超聲單元增益選擇范圍為：-50dB-+100dB，且當(dāng)來(lái)自T形連接區(qū)表面的超聲回波信號(hào)峰-峰值為滿屏刻度90％時(shí)，其信噪比應(yīng)小于2％滿屏刻度；

3)超聲單元具有模擬信號(hào)處理和數(shù)字信號(hào)處理功能及其相應(yīng)的I/O接口。

所述的復(fù)合材料T形連接區(qū)液體自耦超聲合換能器進(jìn)行掃查檢測(cè)的方法，選擇非聚焦和聚焦超聲傳感單元的超聲換能器，用于碳纖維、石英纖維、芳綸纖維、玻璃纖維等不同增強(qiáng)體制造而成的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的不同T形連接區(qū)的超聲覆蓋掃查檢測(cè)。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明方法根據(jù)T形連接區(qū)幾何特征和缺陷可能取向，基于寬帶窄沖擊脈沖反射檢測(cè)原理，發(fā)明一種液體自耦合超聲換能器，明顯改善了超聲換能器與被檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)表面的聲學(xué)耦合效果和檢測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定性檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，通過(guò)采用手動(dòng)或機(jī)械自動(dòng)掃描方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的覆蓋檢測(cè)，進(jìn)行缺陷判別方法。實(shí)際檢測(cè)效果表明，可準(zhǔn)確檢出T形連接區(qū)的分層、氣孔、夾雜、富脂等缺陷，顯著地提高了超聲對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的缺陷檢出能力，提高了檢測(cè)的可靠性，表面檢測(cè)盲區(qū)和縱向分辨率可達(dá)到單個(gè)復(fù)合材料鋪層厚度，約0.13mm。本發(fā)明還具有如下特點(diǎn)，

1.針對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的幾何特征和缺陷可能取向，基于寬帶窄沖擊脈沖反射檢測(cè)原理，提出了一種具有液體自耦合功能的超聲換能器，顯著改善了超聲換能器與復(fù)合材料零件表面之間的聲學(xué)耦合效果和檢測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定性，從而顯著提高了檢測(cè)結(jié)果的可靠性；

2.利用所發(fā)明的液體自耦合超聲換能器及檢測(cè)方法，通過(guò)手動(dòng)或機(jī)構(gòu)掃描方法，對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)不同方向進(jìn)行超聲組合掃描檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的覆蓋掃查檢測(cè)，顯著地提高了超聲對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的缺陷檢出能力和檢測(cè)的可靠性；

3.利用所發(fā)明中的T形連接區(qū)超聲檢測(cè)缺陷判別方法，可以通過(guò)超聲A顯示信號(hào)和成像顯示等不同顯示方式，通過(guò)建立針對(duì)性和清晰的T形連接區(qū)缺陷判別方法，可以根據(jù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的覆蓋掃查檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行準(zhǔn)確的缺陷判別和定量分析，可準(zhǔn)確檢出T形連接區(qū)的分層、氣孔、夾雜、富脂等缺陷，大大提高了檢測(cè)可靠性，明顯提高了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)超聲缺陷定性定量檢測(cè)的準(zhǔn)確性；

4.通過(guò)采用本發(fā)明中的超聲換能器和超聲單元的匹配組合，用于T形連接區(qū)的高分辨率超聲掃描檢測(cè)檢測(cè)，表面檢測(cè)盲區(qū)和縱向分辨率可達(dá)到單個(gè)復(fù)合材料鋪層厚度，約0.13mm，即沒(méi)有表面檢測(cè)盲區(qū)，大大提高了超聲對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)表面及近表面缺陷的檢出能力；

5.利用本發(fā)明，采用超聲手動(dòng)掃查和自動(dòng)掃查不同的覆蓋掃查檢測(cè)方式，可以用于不同場(chǎng)合復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)的覆蓋掃查檢測(cè)，成本低、技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，也可以用于對(duì)于開敞性不好的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的T形連接區(qū)的檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)液體自耦合超聲換能器及檢測(cè)方法原理示意圖。

具體實(shí)施方式

1.液體自耦合超聲換能器1由超聲傳感單元1A、外殼1B、耦合腔1C、連接座1D、液體耦合劑1E和封蓋1F組成，如圖1所示，

外殼1B由一圓柱體加工而成，外殼1B的上端加工一同軸半通孔φ₂，外殼1B的下端加工一貫通圓孔，貫通圓孔的內(nèi)徑為φ₁，貫通圓孔的內(nèi)徑φ₁大于半通孔內(nèi)徑φ₂，在外殼1B的下端形成內(nèi)圓凸臺(tái)，外殼1B的下端加工有外螺紋M₁，外殼1B的上端面加工有4個(gè)均布的螺紋孔，參見圖1所示，

超聲傳感單元1A由壓電晶片、聲學(xué)透鏡、阻尼塊、正負(fù)電極連接線組成，參見圖1所示，其中，正負(fù)電極連接線的一端分別與壓電晶片的正負(fù)端連接，壓電晶片上端再與阻尼塊通過(guò)樹脂膠接在一起，聲學(xué)透鏡與壓電晶片下端粘接，封閉為超聲傳感單元1A，將封裝后的超聲傳感單元1A通過(guò)樹脂封裝在外殼1B中，并使超聲傳感單元1A的下端面與外殼1B下端面凸臺(tái)面齊平；

連接座1D與封蓋1F固定在一起，正負(fù)電極連接線的另一端分別連接座1D上的正負(fù)連接，封蓋1F固定在外殼1B上端面，

耦合腔1C為一錐形體，此錐形體內(nèi)部加工有一貫通的錐形通孔，此錐形通孔的上端內(nèi)徑大小與φ₁相同，下端內(nèi)徑為φ₃，通孔的上端加工有內(nèi)螺紋，此螺紋與M₁匹配，耦合腔1C內(nèi)壁表面進(jìn)行毛化處理，耦合腔1C內(nèi)部容積為V₁，液體耦合劑1E位于耦合腔1C內(nèi)部，參見圖1所示，

耦合腔1C內(nèi)部容積V₁的確定方法為：

其中，

ρ為耦合劑1E的密度，

g為重力加速度，

F_r為液體耦合劑1E作用在耦合腔1C內(nèi)壁徑向力，

F_a為液體耦合劑1E在耦合腔1C內(nèi)壁表面產(chǎn)生的吸附力，

K為液體耦合劑1E與耦合腔1C內(nèi)壁直徑的摩擦系數(shù)，

P₀為大氣壓，

π為為常數(shù)，約為3.14159。

其中，V₁由式1至式5得出：

m＝ρ×V₁ (1)

這里，m為液體耦合劑1E的質(zhì)量，

ρ為耦合劑的密度，

F_m＝ρ×V₁×g (2)

這里，F(xiàn)_m為液體耦合劑1E由于自重產(chǎn)生的向下的重力，

g為重力加速度，

F₁＝F_f+F_a (3)

這里，F(xiàn)_f＝F_r×K

F_r為液體耦合劑1E作用在耦合腔1C內(nèi)壁徑向力，

K為液體耦合劑1E與耦合腔1C內(nèi)壁直徑的摩擦系數(shù)，

F₁為液體耦合劑1E與耦合腔1C內(nèi)壁相互作用，產(chǎn)生的向上的作用力，可以近似視為液體耦合劑1E在耦合腔1C內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦力F_f和液體耦合劑1E在耦合腔1C內(nèi)壁表面產(chǎn)生的吸附力F_a之和，

這里，P₀——為大氣壓，

F₂為在耦合腔1C的下端，液體耦合劑1E受到來(lái)自大氣作用的向上的作用力，

由式(1)至(4)得，維持液體耦合劑1E在耦合腔1C內(nèi)部的平衡條件表示為：

F₂+F₁≥F_m (5)

由式(1)至(5)即可確定V₁。

2.超聲換能器1的耦合腔1C下端內(nèi)徑φ₃和壁厚h根據(jù)被檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中T形連接區(qū)的幾何特征進(jìn)行選擇，φ₃的取值范圍為2mm-6mm，h的取值范圍為0.5mm-2mm。

3.根據(jù)被檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中T形連接區(qū)6的缺陷檢出要求，選擇非聚焦和聚焦超聲傳感單元1A，用于不同檢測(cè)要求的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中T形連接區(qū)6超聲檢測(cè)。

4.超聲換能器1選用寬帶窄脈沖超聲換能器，且

這里，

——為超聲換能器1的帶寬，

——為超聲單元2的帶寬，

——為超聲換能器1的中心頻率。

5.復(fù)合材料T形連接區(qū)液體自耦超聲合換能器進(jìn)行掃查檢測(cè)的方法，利用液體自耦合寬帶窄脈沖超聲波從不同方向入射到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)，通過(guò)接收來(lái)自不同方向的寬帶窄脈沖超聲波信號(hào)，然后根據(jù)超聲波信號(hào)的變化規(guī)律進(jìn)行缺陷判別，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)超聲檢測(cè)，用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)超聲覆蓋檢測(cè)的超聲檢測(cè)系統(tǒng)包括液體自耦合超聲換能器1、超聲單元2、顯示單元3、掃描機(jī)構(gòu)4、控制系統(tǒng)5，其檢測(cè)步驟是，

1)覆蓋掃查

檢測(cè)前將被檢測(cè)T形連接區(qū)6表面刷濕，將超聲換能器1置于被檢測(cè)T形連接區(qū)6表面，通過(guò)超聲單元2激發(fā)超聲換能器1產(chǎn)生寬帶窄脈沖超聲波信號(hào)u₀，u₀通過(guò)超聲換能器1的內(nèi)部的液體耦合劑1E入射到被檢測(cè)T形連接區(qū)6內(nèi)部，并在被檢測(cè)T形連接區(qū)6內(nèi)部形成入射寬帶窄脈沖超聲波信號(hào)u_i，當(dāng)在u_i傳播路徑存在缺陷時(shí)，u_i在缺陷周圍產(chǎn)生反射寬帶窄脈沖超聲波信號(hào)u_r，u_r被超聲換能器1所接收，并轉(zhuǎn)換為寬帶窄脈沖信號(hào)，經(jīng)超聲單元2進(jìn)行處理后，送到顯示單元3進(jìn)行超聲檢測(cè)結(jié)果的顯示，改變超聲換能器1的擺角θ和其在T形連接區(qū)6的位置，實(shí)現(xiàn)超聲換能器1對(duì)T形連接區(qū)6不同區(qū)域的超聲覆蓋掃描檢測(cè)；

a)對(duì)于手動(dòng)掃查檢測(cè)，手持液體自耦合超聲換能器，將超聲換能器1分別置于T形連接區(qū)6位置①、②、③，對(duì)T形連接區(qū)6進(jìn)行掃查，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中T-形連接區(qū)6的超聲覆蓋掃查檢測(cè)，掃查過(guò)程中，超聲換能器1與T形連接區(qū)6的表面之間采用液體自耦合，從而確保穩(wěn)定的聲學(xué)耦合；

b)對(duì)于自動(dòng)掃查檢測(cè)，檢測(cè)液體自耦合超聲換能器安裝在自動(dòng)掃查結(jié)構(gòu)上，通過(guò)控制系統(tǒng)5對(duì)掃描機(jī)構(gòu)4控制與之相連接的超聲換能器1，使超聲換能器1分別在圖1所示的T形連接區(qū)6位置①、②、③進(jìn)行掃查，由控制系統(tǒng)5將超聲換能器1的位置坐標(biāo)實(shí)時(shí)傳送到顯示單元3，由顯示單元3將來(lái)自超聲單元2的反射超聲信號(hào)1B和控制系統(tǒng)5的超聲換能器1的位置信號(hào)進(jìn)行成像顯示，根據(jù)顯示單元3顯示的超聲檢測(cè)結(jié)果圖像進(jìn)行缺陷判別，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中T形連接區(qū)6的超聲覆蓋掃查檢測(cè)，掃查過(guò)程中，超聲換能器1與T形連接區(qū)6的表面之間采用水膜或水柱非接觸耦合，確保穩(wěn)定的聲學(xué)耦合。

2)據(jù)顯示單元3中顯示的u_r的峰-峰幅值或圖像和u_r的傳播時(shí)間t_D，進(jìn)行缺陷的判別：

當(dāng)u_r＞u_T時(shí)，判為缺陷，且此時(shí)缺陷的深度這里，υ為被檢測(cè)復(fù)合材料T形連接區(qū)中的聲速，u_T為設(shè)定的判別閾值；

當(dāng)u_r≤u_T時(shí)，判為沒(méi)有缺陷。

也可以將u_r轉(zhuǎn)換為超聲掃描圖像進(jìn)行缺陷判別：

通過(guò)顯示單元3將來(lái)自超聲單元2的超聲信號(hào)(u_r，t_D)和來(lái)自控制系統(tǒng)5的超聲換能器1的位置信號(hào)P_i(θ_i,y_i)轉(zhuǎn)化為圖像顯示信號(hào)Q_j(x_j,y_j,c_j)，即

P_i(θ_i,y_i)→Q_j(x_j,y_j,c_j) (6)

這里，

θ_i——為超聲換能器1在第i角掃描位置時(shí)對(duì)應(yīng)的角度坐標(biāo)，

y_i——為超聲換能器1在第i個(gè)T-形連接區(qū)斷面的位置坐標(biāo)，

x_j——為θ_i在圖像顯示中對(duì)應(yīng)的x方向的坐標(biāo)，且x_j＝K_xrθ_i，

y_j——為y_i在圖像顯示中對(duì)應(yīng)的y方向的坐標(biāo)，且x_j＝K_Yy_i，

K_x——為x方向的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，

K_y——為y方向的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，

c_j——為圖像顯示中(x_j,y_j)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的顏色值，且其中K_c為顏色值轉(zhuǎn)換系數(shù)，與顯示單元3對(duì)應(yīng)的灰度或者彩色分辨率有關(guān)，u_R為對(duì)應(yīng)顯示單元3滿刻度時(shí)u_r的最大值,

根據(jù)顯示3中顯示的圖像坐標(biāo)和圖像顏色值，進(jìn)行缺陷的判別和確定檢出缺陷的大小。

6.復(fù)合材料T形連接區(qū)液體自耦超聲合換能器進(jìn)行掃查檢測(cè)的方法所涉及的超聲單元(2)，

1)超聲單元2要求與超聲換能器1匹配，產(chǎn)生具有單周特性的脈沖超聲信號(hào)，要求來(lái)自T形連接區(qū)6表面的超聲回波信號(hào)的時(shí)域占寬t_w滿足下式的要求：

t_w≤1.5T_w，

這里，T_w為脈沖超聲信號(hào)的單周占寬，即脈沖超聲信號(hào)相鄰正向峰值與負(fù)向峰值之間的時(shí)域?qū)挾龋?/p>

2)超聲單元2增益選擇范圍為：-50dB-+100dB，且當(dāng)來(lái)自T形連接區(qū)6表面的超聲回波信號(hào)峰-峰值為滿屏刻度90％時(shí)，其信噪比應(yīng)小于2％滿屏刻度；

3)超聲單元2具有模擬信號(hào)處理和數(shù)字信號(hào)處理功能及其相應(yīng)的I/O接口。

7.復(fù)合材料T形連接區(qū)液體自耦超聲合換能器進(jìn)行掃查檢測(cè)的方法選擇非聚焦和聚焦超聲傳感單元1A的超聲換能器1，用于碳纖維、石英纖維、芳綸纖維、玻璃纖維等不同增強(qiáng)體制造而成的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的不同T形連接區(qū)6的超聲覆蓋掃查檢測(cè)。

實(shí)施例

采用本發(fā)明專利，選擇中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的UPowr-1、MUT1、FCC-B-1、FCC-D-1手動(dòng)超聲檢測(cè)儀器和CUS-6000、CUS-21J自動(dòng)掃描檢測(cè)設(shè)備，選擇對(duì)多種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的T形連接區(qū)進(jìn)行了系列的實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用，其中，換能器頻率選擇5MHz和10MHz，采用本發(fā)明專利中的T形筋條掃描方法，采用手動(dòng)和自動(dòng)掃查方式，對(duì)不同復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)進(jìn)行系列的掃查檢測(cè)，被檢測(cè)帶T形筋條的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的大小在100×100mm—1500×5000mm不等，系列實(shí)際檢測(cè)結(jié)果表明，可檢測(cè)出復(fù)合材料結(jié)構(gòu)T形連接區(qū)中的蒙皮區(qū)、填充區(qū)以及蒙皮-填充區(qū)界面的缺陷，可以非常清晰地檢出單個(gè)復(fù)合材料鋪層深度的Ф3mm的分層、氣孔、富脂、夾雜等缺陷，超聲檢測(cè)信號(hào)質(zhì)量和檢測(cè)結(jié)果圖像非常清晰，取得了很好的實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用效果。