應(yīng)用案例

　　實驗名稱：CFRP板分層缺陷的空耦超聲原位測量

　　實驗內(nèi)容：空氣耦合超聲技術(shù)能夠檢測CFRP板中的缺陷并確保其應(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)造了任意成像點與所有成像點之間的關(guān)系掃描路徑。

　　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、二維移動平臺、前置放大器、高速采集卡等。

　　圖1：實驗裝置原理圖

　　實驗過程：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)平臺調(diào)節(jié)兩個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，并消除直達波的干擾。XY運動平臺實現(xiàn)0°纖維方向和90°纖維方向的步進掃描。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行放大。高速采集卡采集回波信號并上傳至上位機進行處理和成像。

　　實驗結(jié)果：

　　圖2：實驗結(jié)果

　　實驗結(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)更準確地表征小尺寸缺陷指數(shù)。當(dāng)增加掃描步長以提高檢測效率時自適應(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行了改進。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高壓放大器指標參數(shù)

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