环形阵列超声换能器的全聚焦成像方法及其应用

在检测高衰减的大厚度构件时，相控阵超声声束在非聚焦区域的声能量损失严重，采用线阵或矩阵超声换能器的检测精度和最大检测深度常难以满足要求。首先，建立了合成声束三维声场分布模型，分析了不同阵列超声换能器的空间声场能量分布特点，发现环阵超声换能器在相同聚焦深度处的声场特性更好，同时具有阵元数量少、声束焦斑沿轴线中心完全对称等特点。然后，建立了一种采用环阵超声换能器的全聚焦方法（TFM，Total Focusing Method），并基于试样群速度测量结果对各向异性材料中的聚焦算法进行了优化。在这种方法中将所采集到的全矩阵数据沿换能器中心轴线进行重建，可实现沿深度方向的逐点无穷聚焦。最后，利用所研制的阵列超声C扫描自动检测系统对预埋有缺陷的3D打印钛合金试样进行了对比检测实验，结果表明采用全聚焦成像算法的环阵超声换能器能实现55 mm试样内部直径0.8 mm、深度5.0 mm平底孔和横孔缺陷的精确检测，相对于常规的动态聚焦算法有更高的检测信噪比和定量精度。     

航空复材构件R区相控阵超声检测研究进展

航空碳钎维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)构件通常具有几何形状复杂的R区结构,提高该区域缺陷检测质量对于保证航空构件的承载性能至关重要。本文结合声学建模及声传播规律仿真分析,确认了CFRP构件R区同时存在叠层、曲面及弹性各向异性3方面特点,导致超声波垂直入射难、声传播路径扭折、结构噪声强和声耦合效果差等问题。基于相控阵超声检测(Phased Array Ultrasonic Testing,PAUT)技术,针对R区尤其是变厚度、变曲率和变角度情况下缺陷检测难题,重点综述了换能器研发、基于信号后处理的超声成像、固体柔性耦合介质及辅助工装研发等方面的研究进展,分析了当前研究存在的主要问题及未来发展方向。     

复合材料喷水耦合超声C扫查检测系统的研制

目前,可用于复合材料无损检测的各类方法中,以超声检测方法最为有效和方便,发展也最迅速.由于复合材料航空构件的尺寸通常比较大,有些构件不适合长时间水浸,并且大多数复合材料对超声波的衰减都比较严重,因此,复合材料超声检测方法通常为喷水耦合的穿透检测.     

陶瓷材料超声无损检测进展

为了提高陶瓷材料超声检测的可靠性,近年来从陶瓷气孔率的检测、超声波在陶瓷材料中遇到缺陷的散射、瓷坯的检测、表面缺陷检测、陶瓷超声C扫描成像等方面展开了广泛而深入的研究,取得了很大进展。     

铝合金盘件起声相控阵检测工艺研究

探讨了采用Focus32超声相控阵水浸系统检测大厚度LD7铝合金盘件的主要工艺,包括10A16E32环阵列探头聚焦理论的系统分析,应用中聚焦法则的设置原则和采样间距的确定方法等,结果显示超声相控阵技术有利于提高铝合金盘件的检测精度和检测效率.     

铝合金盘件超声相控阵检测工艺研究

探讨了采用Focus32超声相控阵水浸系统检测大厚度LD7铝合金盘件的主要工艺,包括10A16E32环阵列探头聚焦理论的系统分析,应用中聚焦法则的设置原则和采样间距的确定方法等,结果显示超声相控阵技术有利于提高铝合金盘件的检测精度和检测效率。     

航空发动机盘件径轴向裂纹底波监控超声检测方法研究

针对某航空发动机盘件中的径轴向裂纹,采用不同焦距的5MHz、10MHz聚焦探头和平探头,分别在0°,1°,2°,3°的声束入射角度下进行检测试验,通过对入射角度以及探头类型、频率、焦距等参数的优化,建立了径轴向裂纹的底波监控超声检测方法。研究发现:与垂直入射相比,小角度纵波斜入射底波监控超声检测方法可提高超声波对裂纹的敏感程度;使用焦距为89mm的10MHz聚焦探头,并使声束以2°入射角斜入射可得到最佳检测效果,试验结果与数值模拟具有良好的一致性。     

航空制件超声检测中的声场特性分析

 针对航空制件超声检测中影响缺陷定量准确性的声场问题进行了深入讨论, 研究了脉冲波声场的计算方法, 设计了相应的计算软件并绘制出实用换能器声轴线上的声压分布曲线, 分析了不同材料和厚度的采样回波对频谱的影响, 比较了连续波声场和脉冲波声场的分布特性及异同点。研究结果为提高超声检测中缺陷定量的准确性和科学性提供了依据。     

CFRP夹层结构超声特征成像检测

采用便携式超声特征成像检测系统全波列采集检测信号,通过对缺陷特征信号的提取和重构,实现自动识别,可适用于曲面等不规则面的检测,定量精度达到0.1 mm。实验结果表明低频窄带超声换能器能够减小铜网对声波的衰减和畸变,超声特征成像层析成像方法可以对表面铜网结构CFRP泡沫夹层中分层、冲击和脱粘缺陷进行识别并精确定位和定量。检测方法快捷准确、重复性好、可靠性高。     

L型构件R区的超声相控阵检测方法

 针对常规超声检测难以胜任L型构件R区检测的问题,开展L型构件的超声相控阵检测方法研究。利用超声相控阵声束灵活可控的优势,制定了线阵换能器检测L型构件R区的检测方案;基于Fermat原理,提出了相控阵检测多层介质的延迟时间计算方法;通过有限差分法数值仿真和检测试验,验证了相控阵检测方案和延迟时间计算方法的正确性;最后,对复合材料L型试样R区进行检测试验,检测结果与实际试样信息基本一致。研究结果表明,所提出的采用线阵换能器检测L型构件R区的检测方法是可行有效的。     

多层钎焊结构件超声C扫描信号特征分析

对多层钎焊件内层焊缝检测中产生的多重声束路径叠加现象进行了详细分析,并用计算机模拟超声检测中的叠加信号,总结出对等厚薄板钎焊缝阵结构内层焊缝的检测方法及C扫描时信号门放置的合理位置,并且在实际检测中验证了该方法的正确性.     

超声电火花复合加工的研究进展

概括了目前国内外超声电火花复合加工技术的最新进展，介绍了其结构和工作原理，并指出了其发展趋势。     

基于超声波的复合材料层间剪切强度表征分析

采用数字采样、相关分析、频谱分析等方法,结合部分复合材料层板剪切强度试验,验证材料性能与分析结果的对应性、研究分析参数的选择,为无损表征复合材料剪切强度的可行性做了有益的探索.     

超声波焊接在汽车传感器封装中的应用

利用超声波焊接实现汽车传感器封装,是高效率、低成本的技术。讲述了通过对材料、焊接方法的选择和焊口及工装设计与制造过程设计,来实现汽车传感器封装的方法。最后展望了超声波技术在汽车传感器生产领域的发展应用前景。     

超声波马达机理的研究

超声波马达是一种由超声振动而获得驱动力的新型电机。它利用作为定子的压电陶瓷振子,通过压电效应产生高频振动并依靠摩擦力来驱动压置在其上的转子运动。其特点;结构简单,且转速低,单位体积转矩大,响应性能良好,控制性能好,效率高。     

超声振动镗削40CrMnSiMoVA（50—55HRC）钢的试验研究

研究了将超声波的能量施于刀具，刀具以超声频振动镗削40CrMnSiMoVA（55HRC）的工艺方法；通过试验研究了加工精度、表面粗糙度、表面硬化程度的规律性。     

铝合金框的超声波检测

阐述了铝合金框零件的超声波检测方法；分析了影响检测的因素，并提出了解决的办法。     

电火花加工用微型压电换能器的研制

在电火花加工中,沿电极的轴向采用微幅超声振动可明显改善微小孔的加工性能,本试验对该系统Φ２０Ｘ５５的微型换能器进行了设计和有限元分析,在频率３９～４５ｋＨｚ范围内获得无侧向振动的轴向振动和对加工有利的振幅     

超声干涉法薄层厚度测量声阻抗匹配判据及其应用

针对超声干涉法测量薄层厚度的原理,讨论了薄层及与其相邻介质声阻抗匹配分别满足界面声压反射系数|R1|＜1/2或|R1|＞1/2时回波信号的选取原则,并以薄层声压反射系数谱为依据,分析了上述两种声阻抗匹配条件下谱线分别出现次生极大或极小值的规律,在此基础上提出了薄层厚度测量时谱线极值的选择方法.以航空雷达罩蒙皮GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)层板外表面复合涂层以及钢基体表面ZrO2陶瓷涂层样品为例进行了薄层厚度测量实验研究及信号分析.研究表明,超声干涉法薄层厚度实验结果与SEM(Scanning Electron Microscope)测量结果相符.由此可知,薄层及与其相邻介质声阻抗匹配判据对于超声干涉法薄层厚度测量具有很强的理论指导意义及工程应用价值.