本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)，尤其涉及一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的超聲缺陷檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是由不同屬性的多種材料制備而成，是一種多相結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)工程裝備。為保證纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能，需要對(duì)其進(jìn)行缺陷檢測(cè)。因此，復(fù)合材料的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)工程應(yīng)用非常重要。

2、目前，材料結(jié)構(gòu)檢測(cè)應(yīng)用最多的技術(shù)是超聲檢測(cè)技術(shù)。超聲檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)超聲波與結(jié)構(gòu)的相互作用而檢測(cè)結(jié)構(gòu)缺陷。當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在缺陷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生界面，而超聲波在通過(guò)界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射等現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)超聲波信號(hào)的分析，從而檢測(cè)結(jié)構(gòu)缺陷。

3、但是，由于復(fù)合材料對(duì)超聲波具有高衰減的特性，因此，使用超聲波檢測(cè)時(shí)，常使用低頻超聲檢測(cè)，從而導(dǎo)致檢測(cè)精度較低。由于復(fù)合材料含多種材料，材料之間存在界面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致超聲檢測(cè)時(shí)干擾較多，容易引起誤檢誤判，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果可靠性較低。同時(shí)，復(fù)合材料含有多種不同類(lèi)型的缺陷，如脫粘、分層、纖維斷裂、基體開(kāi)裂等，其對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響差異較大，因此，在檢測(cè)缺陷時(shí)也需要檢測(cè)出缺陷的類(lèi)型，現(xiàn)有技術(shù)中，超聲檢測(cè)技術(shù)無(wú)法直接識(shí)別缺陷類(lèi)型。

4、如公告號(hào)為cn105973992b的中國(guó)專利，公開(kāi)了一種環(huán)氧澆注絕緣件微小氣孔缺陷的超聲小波檢測(cè)方法：檢測(cè)在待測(cè)絕緣材料中的超聲波速度；對(duì)待測(cè)絕緣件發(fā)射超聲波脈沖，并且檢測(cè)反射波，將反射波轉(zhuǎn)換為時(shí)間-電壓信號(hào)，記錄氣孔缺陷上、下表面反射波的混疊信號(hào)；對(duì)混疊信號(hào)進(jìn)行小波變換。該專利使用小波變換法分析超聲波檢測(cè)信號(hào)，求得小波系數(shù)的極大值并找到其對(duì)應(yīng)位置，再換算到時(shí)間軸上，并基于結(jié)構(gòu)聲速，計(jì)算求得環(huán)氧澆注絕緣件中氣孔缺陷的位置與尺寸。但該專利沒(méi)有針對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行缺陷檢測(cè)，在檢測(cè)復(fù)合材料時(shí)容易導(dǎo)致誤判，也沒(méi)能針對(duì)不同的缺陷類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，無(wú)法檢測(cè)出缺陷的類(lèi)型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的超聲缺陷檢測(cè)方法。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。

3、本發(fā)明提供的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的超聲缺陷檢測(cè)方法，包括以下步驟：

4、s1、獲取復(fù)合材料待檢件，對(duì)復(fù)合材料待檢件進(jìn)行耦合處理；

5、s2、對(duì)復(fù)合材料待檢件發(fā)射超聲脈沖波，獲取原始波形數(shù)據(jù)；

6、s3、對(duì)原始波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，獲取波形子信號(hào)；

7、s4、對(duì)波形子信號(hào)進(jìn)行重組和可視化處理，提取缺陷信息，獲取檢測(cè)結(jié)果。

8、優(yōu)選地，所述s2、對(duì)復(fù)合材料待檢件發(fā)射超聲脈沖波，獲取原始波形數(shù)據(jù)具體指：對(duì)復(fù)合材料待檢件發(fā)射超聲脈沖波，超聲脈沖波和復(fù)合材料待檢件的表面接觸形成反射波，通過(guò)壓電傳感探頭收集反射波，保存反射波的原始波形數(shù)據(jù)。

9、優(yōu)選地，所述對(duì)原始波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，獲取波形子信號(hào)包括以下步驟：

10、s31、通過(guò)原始波形數(shù)據(jù)獲取波形信號(hào)；

11、s32、通過(guò)波形信號(hào)獲取本征模態(tài)；

12、s33、根據(jù)本征模態(tài)確定殘差函數(shù)；

13、s34、通過(guò)殘差函數(shù)和本征模態(tài)確定波形子信號(hào)，判斷波形子信號(hào)是否滿足需求，如果是，則獲取波形子信號(hào)，否則進(jìn)入步驟s35；

14、s35、將殘差函數(shù)作為波形信號(hào)，回到步驟s32。

15、優(yōu)選地，所述通過(guò)s32、通過(guò)波形信號(hào)獲取本征模態(tài)包括以下步驟：

16、s321、通過(guò)波形信號(hào)獲取信號(hào)差值；

17、s322、判斷信號(hào)差值是否滿足本征模函數(shù)條件，如果是，則將信號(hào)差值作為本征模態(tài)，并輸出本征模態(tài)，否則進(jìn)入步驟s323；

18、s323、將信號(hào)差值作為波形信號(hào)，回到步驟s321；

19、優(yōu)選地，所述s321、通過(guò)波形信號(hào)獲取信號(hào)差值包括以下步驟：

20、s3211、獲取波形信號(hào)的極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)；

21、s3212、通過(guò)極大值點(diǎn)獲取上包絡(luò)線，通過(guò)極小值點(diǎn)獲取下包絡(luò)線；

22、s3213、通過(guò)上包絡(luò)線和下包絡(luò)線獲取信號(hào)平均值；

23、s3214、通過(guò)原始波形數(shù)據(jù)和信號(hào)平均值計(jì)算信號(hào)差值。

24、優(yōu)選地，所述通過(guò)極大值點(diǎn)獲取上包絡(luò)線，通過(guò)極小值點(diǎn)獲取下包絡(luò)線具體指：對(duì)極大值點(diǎn)使用三次樣條插值函數(shù)擬合，獲取上包絡(luò)線；對(duì)極小值點(diǎn)使用三次樣條插值函數(shù)擬合，獲取下包絡(luò)線。

25、優(yōu)選地，所述本征模函數(shù)條件包括：極值點(diǎn)數(shù)目和包絡(luò)平均值；

26、所述極值點(diǎn)數(shù)目具體指：信號(hào)差值在整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)，局部極值點(diǎn)的數(shù)目和過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目相差小于等于一個(gè)；

27、所述包絡(luò)平均值具體指：信號(hào)差值在任意時(shí)刻點(diǎn)，局部最大值的上包絡(luò)線和局部最小值的下包絡(luò)線平均值為零。

28、優(yōu)選地，所述判斷波形子信號(hào)是否滿足需求具體指：判斷波形子信號(hào)是否有效分離了原始波形數(shù)據(jù)的損傷，若有效分離了原始波形數(shù)據(jù)的損傷，則滿足需求，否則不滿足需求。

29、優(yōu)選地，所述檢測(cè)結(jié)果包括缺陷信息和掃描圖像；

30、所述s4、對(duì)波形子信號(hào)進(jìn)行重組和可視化處理，提取缺陷信息，獲取檢測(cè)結(jié)果包括以下步驟：

31、s41、將波形子信號(hào)按照掃描路徑及位置排列重組，獲取缺陷信息；

32、s42、缺陷信息使用不同顏色代表不同數(shù)值進(jìn)行可視化處理，獲取掃描圖像。

33、本發(fā)明的有益效果在于：

34、1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)合材料的超聲檢測(cè)，有效去除復(fù)合材料超聲檢測(cè)過(guò)程中的干擾雜波，降低誤判概率，提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。

35、2、可以有效分離檢測(cè)出的不同缺陷類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)缺陷類(lèi)型的識(shí)別，為復(fù)合材料的質(zhì)量與可靠性提供技術(shù)保障。

技術(shù)特征：

1.一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的超聲缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的超聲缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述s2、對(duì)復(fù)合材料待檢件發(fā)射超聲脈沖波，獲取原始波形數(shù)據(jù)具體指：對(duì)復(fù)合材料待檢件發(fā)射超聲脈沖波，超聲脈沖波和復(fù)合材料待檢件的表面接觸形成反射波，通過(guò)壓電傳感探頭收集反射波，保存反射波的原始波形數(shù)據(jù)。

3.如權(quán)利要求1所述的超聲缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)原始波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，獲取波形子信號(hào)包括以下步驟：

4.如權(quán)利要求3所述的超聲缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述通過(guò)s32、通過(guò)波形信號(hào)獲取本征模態(tài)包括以下步驟：

5.如權(quán)利要求4所述的超聲缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述s321、通過(guò)波形信號(hào)獲取信號(hào)差值包括以下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的超聲缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述通過(guò)極大值點(diǎn)獲取上包絡(luò)線，通過(guò)極小值點(diǎn)獲取下包絡(luò)線具體指：對(duì)極大值點(diǎn)使用三次樣條插值函數(shù)擬合，獲取上包絡(luò)線；對(duì)極小值點(diǎn)使用三次樣條插值函數(shù)擬合，獲取下包絡(luò)線。

7.如權(quán)利要求4所述的超聲缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述本征模函數(shù)條件包括：極值點(diǎn)數(shù)目和包絡(luò)平均值；

8.如權(quán)利要求3所述的超聲缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述判斷波形子信號(hào)是否滿足需求具體指：判斷波形子信號(hào)是否有效分離了原始波形數(shù)據(jù)的損傷，若有效分離了原始波形數(shù)據(jù)的損傷，則滿足需求，否則不滿足需求。

9.如權(quán)利要求1所述的超聲缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)結(jié)果包括缺陷信息和掃描圖像；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的超聲缺陷檢測(cè)方法，包括以下步驟：S1、獲取復(fù)合材料待檢件，對(duì)復(fù)合材料待檢件進(jìn)行耦合處理；S2、對(duì)復(fù)合材料待檢件發(fā)射超聲脈沖波，獲取原始波形數(shù)據(jù)；S3、對(duì)原始波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，獲取波形子信號(hào)；S4、對(duì)波形子信號(hào)進(jìn)行重組和可視化處理，提取缺陷信息，獲取檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)合材料的超聲檢測(cè)，有效去除復(fù)合材料超聲檢測(cè)過(guò)程中的干擾雜波，降低誤判概率，提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性?？梢杂行Х蛛x檢測(cè)出的不同缺陷類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)缺陷類(lèi)型的識(shí)別，為復(fù)合材料的質(zhì)量與可靠性提供技術(shù)保障。

技術(shù)研發(fā)人員：李玄,付錫彪,楊南坤,朱世宇,胡寬明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州航天風(fēng)華精密設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29