實驗名稱：CFRP板分層缺(que)陷的空耦超聲原(yuan)位測量

　　實驗內容：空(kong)氣(qi)耦合超聲技術能(neng)夠(gou)檢測(ce)在(zai)(zai)用CFRP板中的(de)缺陷(xian)(xian)確保其應用安全。傳統的(de)空(kong)氣(qi)耦合超聲方法(fa)(fa)通(tong)常依賴于線(xian)性(xing)缺陷(xian)(xian)指(zhi)(zhi)數在(zai)(zai)表(biao)征小尺(chi)寸缺陷(xian)(xian)方面無效。此(ci)(ci)外掃描步(bu)(bu)長完全限制了(le)(le)它們(men)的(de)成(cheng)像空(kong)間(jian)(jian)分辨(bian)率(lv)，導致成(cheng)像空(kong)間(jian)(jian)分辨(bian)率(lv)與(yu)檢測(ce)效率(lv)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)矛(mao)盾(dun)。為了(le)(le)解(jie)決(jue)(jue)上(shang)述問題提出(chu)了(le)(le)非(fei)線(xian)性(xing)缺陷(xian)(xian)指(zhi)(zhi)數和自適應加權成(cheng)像算法(fa)(fa)。非(fei)線(xian)性(xing)缺陷(xian)(xian)指(zhi)(zhi)數使(shi)用蘭姆(mu)波的(de)相(xiang)對非(fei)線(xian)性(xing)系(xi)數增強檢測(ce)小尺(chi)寸缺陷(xian)(xian)的(de)能(neng)力。考慮到波束寬度，自適應加權成(cheng)像算法(fa)(fa)構造了(le)(le)任意成(cheng)像點與(yu)所有成(cheng)像點之(zhi)間(jian)(jian)的(de)關系(xi)掃描路徑。此(ci)(ci)時，成(cheng)像空(kong)間(jian)(jian)分辨(bian)率(lv)可以任意設置，消除(chu)了(le)(le)取決(jue)(jue)于掃描步(bu)(bu)長。

　　研究方向：復合材料無損檢測

　　測試設備：ATA-2041高壓放大器、信號發生器、功率放大器、二維移動平臺、前置放大器、高速采集卡等。

　　圖(tu)1：實驗裝置原理(li)圖(tu)

　　實驗過程：任意信號函數(shu)發生器(qi)產生漢寧窗調制中心頻率(lv)為200kHz的(de)(de)(de)(de)正弦(xian)脈沖信號。隨后采用電(dian)壓功率(lv)放(fang)(fang)大器(qi)將激勵信號電(dian)壓提高到(dao)400Vpp，以確(que)保空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)耦(ou)合換(huan)能器(qi)激發足夠的(de)(de)(de)(de)聲(sheng)學能量。由(you)(you)XZ調節(jie)平臺調節(jie)兩(liang)個空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)耦(ou)合超(chao)聲(sheng)換(huan)能器(qi)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)水平距離以及空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)耦(ou)合超(chao)聲(sheng)傳(chuan)感器(qi)和(he)CFRP板(ban)(ban)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)距離。角度調節(jie)器(qi)調節(jie)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)耦(ou)合超(chao)聲(sheng)換(huan)能器(qi)的(de)(de)(de)(de)入射角和(he)接收(shou)(shou)角θ，確(que)保空(kong)(kong)耦(ou)超(chao)聲(sheng)換(huan)能器(qi)在CFRP板(ban)(ban)中產生Lamb波，并(bing)消除直(zhi)達波的(de)(de)(de)(de)干擾。XY運動平臺實現0°纖維方(fang)向和(he)90°纖維方(fang)向的(de)(de)(de)(de)步進(jin)掃描(miao)。由(you)(you)于(yu)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)信號衰減較大，前置放(fang)(fang)大器(qi)對(dui)空(kong)(kong)耦(ou)超(chao)聲(sheng)換(huan)能器(qi)的(de)(de)(de)(de)接收(shou)(shou)信號進(jin)行放(fang)(fang)大。高速(su)采集卡采集回波信號并(bing)上傳(chuan)至上位機進(jin)行處理和(he)成像。

　　實驗結果：

　　圖2：實驗結果

　　實(shi)驗結果表(biao)明(ming)，所(suo)提(ti)出的(de)非線(xian)性(xing)缺陷(xian)(xian)指數(shu)可以(yi)比線(xian)性(xing)缺陷(xian)(xian)指數(shu)更準(zhun)確地表(biao)征小(xiao)尺寸缺陷(xian)(xian)缺陷(xian)(xian)指數(shu)。當增加掃(sao)描步長以(yi)提(ti)高檢測效率(lv)時(shi)自適應加權成(cheng)像算法(fa)可以(yi)獲得更好的(de)成(cheng)像空(kong)間分辨率(lv)對傳統(tong)的(de)缺陷(xian)(xian)概率(lv)成(cheng)像算法(fa)進(jin)行了改(gai)進(jin)。對于(yu)直(zhi)徑為10mm的(de)小(xiao)缺陷(xian)(xian)，所(suo)提(ti)出的(de)方法(fa)的(de)面(mian)積(ji)檢測誤差(cha)僅為7.8%，而傳統(tong)的(de)該方法(fa)的(de)誤差(cha)為22.4%。

　　功率放大器(qi)(qi)推薦：ATA-2041高壓(ya)放大器(qi)(qi)

　　圖：ATA-2041高壓放大器指標參數

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