Page 17 - 2022'中国无损检测年度报告
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2022 年，北京航空航天大学超声无损检测 1 碳纤维增强树脂基复合材料纤维褶皱缺陷
实验室在超声检测基础理论研究、超声仿真系统 的超声检测研究
设计以及超声检测系统研发上取得了系列成果。 纤维褶皱缺陷是碳纤维复合材料中常见的几
在碳纤维增强树脂基复合材料纤维褶皱缺陷的超 何形状缺陷。在碳纤维复合材料零部件制造过程
声检测方面，建立了利用复合材料层间反射信号 中，由于预浸料滑移引起铺层弯曲变形，这种内
对褶皱缺陷进行表征的理论模型，针对层间信号 部铺层偏离预设方向的缺陷称为褶皱缺陷。相关
微弱、超声信号相位敏感等特性，提出了利用线 研究表明，碳纤维复合材料中的褶皱缺陷通常是
性相位滤波器缓解噪声引起错位的方法。在碳 应力集中点，严重降低了材料的力学性能。与分层、
纤维复合材料的阵列超声检测方面，提出了基于 脱黏、夹杂等引起复合材料内部材料不连续的缺
Viterbi 搜索算法的声线示踪方法，建立了 CFRP 陷不同，褶皱缺陷基本上不改变局部材料的连续
材料阵列超声检测的声束路径计算模型，改进了 性，直接利用幅值信息的常规超声无损检测方法
CFRP 材料的阵列超声全聚焦检测成像算法。在 难以有效评估。
异种粗晶组织材料扩散焊界面的超声检测方面，
复合材料褶皱缺陷检测利用常规超声检测中
建立了粗晶母材、扩散焊界面、复杂形面声学检
视为结构噪声的层间反射信号反演褶皱缺陷的几
测模型，实现了粗晶组织材料扩散焊界面静态声 何形态特征。褶皱缺陷是铺层连续变化的缺陷，
场计算与缺陷响应回波信号仿真，为异种粗晶组
褶皱的几何形态特征是影响力学性能的重要因素，
织材料扩散焊检测提供了理论基础。在超声检测
褶皱检测需要利用超声信号反演出其几何形态特
仿真系统设计方面，建立了阵列超声声线路径仿
征。基于全矩阵数据的全聚焦方法（TFM-FMC）
真、超声声场分布仿真以及超声检测动态声场仿
通过虚拟延时聚焦成像，可以达到很高的空间精
真等多个核心仿真模块，结合超声组件三维建模
度。由于层间反射信号微弱，全聚焦检测结果易
功能，可实现超声无损检测的快速仿真成像分析。
受到各种噪声的干扰，需要设计离散时间滤波器
在超声检测系统研发方面，研制了“5+1”轴水
来消除噪声干扰。
浸超声 C 扫描检测系统和双通道空气耦合超声检
由于全聚焦算法是对全矩阵数据中 A 型信号
测系统，可分别应用于复杂曲面试样和复合材料
进行延时叠加处理，所以要求滤波器对 A 型信号
板材的自动化检测。
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