Page 51 - 2022'中国无损检测年度报告
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图 26 黏接结构透射系数测量结果
(c) 透射系数结果
FRP 材料和固化后的结构胶在力学性能上表
现出了明显的黏弹性性能，这使得声波在其中传 图 27 黏接界面弹簧刚度反演结果
播时将面临较强的能量衰减。因此，在评价厚胶 2.5 高频超声显微成像系统
层 FRP 黏接结构的黏接质量之前，要准确获得
研制了一套高频超声显微成像检测系统，该
FRP 材料、胶层材料的黏弹性性能参数是至关重要 系统由运动控制模块、高频激励接收模块、数据
的。针对用于制作厚胶层 FRP 黏接结构的 CFRP 采集模块以及上位机软件控制模块组成。系统分
板、环氧树脂结构胶，利用水浸超声透射法分别对 为硬件和软件两部分，硬件部分作为整个检测系
各材料的黏弹性性能进行测量。 统的基础平台，主要是实现高精度三自由度机械
采用基于模拟退火的粒子群优化算法对黏接 “弓形”扫描、高频超声激励 / 接收和高速数据
试件的切向弹簧刚度进行反演，通过对实测透射 采集等功能，系统集成示意如图 28 所示。软件
系数频谱与理论透射系数频谱的拟合，对切向弹 部分则配合硬件功能实现对硅晶圆内部缺陷的超
簧刚度 KT=A×10B 中 A 和 B 的值进行反演，确 声检测与成像的控制程序设计，软件界面如图 29
定切向刚度 KT。该方法寻优能力较强、稳定性较 所示。利用该检测系统对硅晶元进行显微成像检
好、精度较高。界面弹簧刚度的最终反演结果如 测试验（成像结果见图 30），试验条件符合系统
图27 所示，将反演后的参数代入理论分析模型中， 使用要求，试验结果表明研制的系统能满足内部
可以实现理论结果与试验结果的最佳拟合，证明 微小缺陷的检测应用需求。
了该方法的准确性，首次实现了黏接界面弹簧刚
度的准确评估，为评价复合材料黏接结构黏接界
面弱化程度提供了方案。
A
图 28 高频超声检测系统硬件集成示意
(a) A 值反演
B
(b) B 值反演 图 29 高频超声检测系统软件控制界面
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