Page 19 - 2022'中国无损检测年度报告

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2022
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(c) 滤波后全聚焦成像结果
图 6 在 0°、±45°和 90°单向铺层中 qP 波群速度随
传播角度的变换

其次，通过费马原理和 Viterbi 搜索算法计
算 CFRP 内部声传播路径和声传播时间，CFRP
离散模型中，使用底面反射法（BRM）计算第 1
个阵元发射、不同位置阵元接收的声线路径示意
图如图 7 所示。

(d) 滤波后全聚焦相位成像的余弦值
图 4 滤波前后全聚焦相位成像结果与全聚焦相位的
余弦值
图 7 第 1 个阵元发射、不同位置阵元接收的声线路径示
意图
然后，为了验证声线示踪方法的准确性，使
用 Viterbi 声线示踪法、BRM 试验以及固定声速
法分别计算 3 种方法的声传播时间差，如图 8 所
示。结果表明，使用固定声速法，只有前 16 个
阵元计算的声时接近 BRM 实验测量值，当接收
图 5 滤波后全聚焦相位成像余弦值的峰值与褶皱
阵元与发射阵元的距离更远时，两者差值迅速增
横截面叠加图
加，说明 CFRP 试块中多层结构和层间各向异性
2 碳纤维增强树脂基复合材料缺陷的阵列 对声波传播影响不可忽略，不能直接等效于在各
超声全聚焦成像检测研究 向同性介质中传播；而声线示踪法计算的声时与
在先进树脂基复合材料（CFRP）的超声检 BRM 实验测量值接近，验证了声线示踪法的准
测中，常规超声检测效率低，而阵列超声全聚焦 确性。
成像检测技术则依赖准确的声传播延时。针对
CFRP 中的各向异性和多层折射界面而导致声波
延时计算困难的问题，提出了一种使用 Viterbi 搜
索算法的声线示踪方法，用于计算阵列超声全聚
焦成像检测的延时法则，从而实现对 CFRP 中典
型缺陷的阵列超声全聚焦成像检测。
首先，通过分析碳纤维铺叠角度和不同角
度铺层的弹性系数矩阵，计算 qP 波在 0°、
±45°和 90°纤维铺层内不同传播角度下的传播
速度，如图 6 所示。
图 8 三种不同方法计算的 qP 波传播时间差曲线

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