專利名稱：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合板脫粘缺陷的單模式超聲導(dǎo)波參數(shù)精確量化檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合板脫粘缺陷的單模式超聲導(dǎo)波參數(shù)精確量化檢測方法。
背景技術(shù)：
由于復(fù)合板中超聲導(dǎo)波的傳播機(jī)理尚未被完全認(rèn)識清楚，所以目前對復(fù)合板中脫粘缺陷的導(dǎo)波檢測主要方法是根據(jù)部分已知的導(dǎo)波傳播特性，推斷復(fù)合板中脫粘缺陷對導(dǎo)波各模式的影響，并結(jié)合大量實驗找出能表征脫粘缺陷大小的特征參數(shù)作為缺陷量化的標(biāo)準(zhǔn)。目前已知的脫粘缺陷對導(dǎo)波傳播特性的影響包括衰減特性、頻散特性和模式轉(zhuǎn)換特性等。其中，衰減特性表現(xiàn)為導(dǎo)波能量的變化，頻散特性表現(xiàn)為波包的時域展寬，模式轉(zhuǎn)換特性表現(xiàn)為單模式信號向多模式信號的轉(zhuǎn)化。三種特性的聯(lián)合作用導(dǎo)致實際檢測信號十分復(fù)雜，不易提取缺陷信息。但是通過提取單模式信號并抑制其頻散效應(yīng)，可以突出缺陷引起單模式導(dǎo)波信號的幅值變化信息，方便提取缺陷的特征參數(shù)。通過有效的信號處理手段，對多模式導(dǎo)波信號中的模式數(shù)量、種類以及能反映缺陷信息的特征量進(jìn)行提取，并以此作為定量評價缺陷信息的依據(jù)，是超聲導(dǎo)波檢測中的關(guān)鍵技術(shù)。信號處理方法是缺陷量化的基礎(chǔ)，直接決定了檢測精度。通過對多模式導(dǎo)波信號的分析來提取缺陷信息屬于對導(dǎo)波波動反演的范疇，其實質(zhì)是通過含信息信號反推實際情況，適用于復(fù)合材料中超聲導(dǎo)波傳播機(jī)理尚未被完全揭示的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合板脫粘缺陷的單模式超聲導(dǎo)波參數(shù)精確量化檢測方法。本發(fā)明的檢測原理是通過優(yōu)化激勵和接收條件抑制導(dǎo)波頻散效應(yīng)后，可通過SO 模式的幅值隨缺陷的變化規(guī)律提取表征缺陷大小的特征參數(shù)。通過時頻分布可知，在圖5 所示接收信號的15 40 μ s區(qū)間內(nèi)可以分辨出兩個主要模式SO和Α0，而且當(dāng)缺陷大小不同時兩個模式的波會發(fā)生顯著的變化。從15 M μ s這個時間窗內(nèi)信號的變化趨勢來看， 隨著缺陷尺寸的增加，SO模式導(dǎo)波信號波包峰值增加較為明顯，因此可選用SO模式導(dǎo)波信號包絡(luò)峰值作為表征缺陷大小的特征參數(shù)。其特征在于通過對超聲波激勵和接收條件優(yōu)化技術(shù)、導(dǎo)波模式控制與識別技術(shù)以及復(fù)合板中脫粘缺陷對SO模式導(dǎo)波的影響規(guī)律深入研究的基礎(chǔ)上，提出提取單模式信號并抑制其頻散效應(yīng)，可以突出缺陷引起單模式導(dǎo)波信號的幅值作為表征復(fù)合板脫粘缺陷大小的導(dǎo)波特征參數(shù)，為缺陷成像檢測提供了量化基準(zhǔn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于使用時頻分析方法對導(dǎo)波信號的時頻域聯(lián)合特性進(jìn)行分析。 通過對多模式導(dǎo)波信號的分析來提取缺陷信息屬于對導(dǎo)波波動反演的范疇，適用于復(fù)合材料中超聲導(dǎo)波傳播機(jī)理尚未被完全揭示的情況。四

圖1典型多模式超聲導(dǎo)波信號波形2超聲導(dǎo)波信號模式識別3復(fù)合板頻散曲線圖4超聲導(dǎo)波時間窗截取信號圖5單SO模式超聲導(dǎo)波信號.圖6碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板中超聲導(dǎo)波衰減特性7碳纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合板SO模式導(dǎo)波平穩(wěn)小波變換包絡(luò)圖8碳纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合板SO模式導(dǎo)波平穩(wěn)小波變換包絡(luò)圖9碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板χ方向脫粘缺陷特征參數(shù)分布規(guī)律圖10碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板y方向脫粘缺陷特征參數(shù)分布規(guī)律
五具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明Wigner-Ville分布是分析非平穩(wěn)時變信號的重要工具之一，在一定程度上解決了 STFT存在的問題，其定義為信號中心協(xié)方差函數(shù)的傅立葉變換。為了提高時刻聚集性，可以對信號的Wigner-Ville分布進(jìn)行加窗平滑處理，得到新的分布稱為偽Wigner-Ville分布 (Pseudo Wigner-Ville Distribution，簡稱 PWVD)。與 STFT 對信號的線性表示不同，PWVD 是信號的二次型時頻表示，對非平穩(wěn)的超聲導(dǎo)波信號信號的適應(yīng)性較強(qiáng)，可以得到更準(zhǔn)確的導(dǎo)波視頻分布信息。對導(dǎo)波信號f (t)的PWVD變換運(yùn)算可表示如下
[0021
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合板脫粘缺陷的單模式超聲導(dǎo)波參數(shù)精確量化檢測方法。針對多模式導(dǎo)波信號存在模式混疊和缺陷信息難于提取的特點(diǎn)，綜合采用時頻域聯(lián)合分析的方法對導(dǎo)波信號進(jìn)行處理，識別和提取信號中的導(dǎo)波模式、抑制噪聲和消除頻散效應(yīng)。通過分析脫粘缺陷對導(dǎo)波各模式信號的影響規(guī)律，提出了碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板脫粘缺陷的量化方法，可實現(xiàn)對碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板脫粘缺陷的定量化檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板中超聲導(dǎo)波優(yōu)化激勵方法，其特征在于通過優(yōu)化激勵和接收方法確保試件中的導(dǎo)波信號以SO為主，同時抑制其它模式導(dǎo)波的干擾?？梢詮腟O模式導(dǎo)波的幅值變化信息中提取表征脫粘缺陷大小的特征參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板中超聲信號模式識別方法，其特征在于采用IMHz低頻段SO模式超聲導(dǎo)波信號的變化規(guī)律表征碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板脫粘缺陷的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板中超聲信號中單模式信號提取方法，對導(dǎo)波信號偽Wigner-Ville分布時頻窗濾波可將原信號中的SO模式分離出來，為基于導(dǎo)波SO模式信號變化規(guī)律分析的缺陷檢測提供了有效的模式提取方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合板脫粘缺陷的超聲導(dǎo)波特征參數(shù)提取方法，導(dǎo)波檢測信號的包絡(luò)峰值隨著缺陷尺寸變大而顯著增大，因此，選用SO模式導(dǎo)波的SWT重構(gòu)包絡(luò)峰值作為特征參數(shù)，表征碳纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合板中脫粘缺陷的大小。 提取包絡(luò)峰值可得到y(tǒng)方向上表征脫粘缺陷大小的特征參數(shù)，同樣方法得到X方向特征參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合板脫粘缺陷的單模式超聲導(dǎo)波參數(shù)精確量化檢測方法。由于復(fù)合板中超聲導(dǎo)波的傳播機(jī)理尚未被完全認(rèn)識清楚，所以目前對復(fù)合板中脫粘缺陷的導(dǎo)波檢測主要方法是根據(jù)部分已知的導(dǎo)波傳播特性，推斷復(fù)合板中脫粘缺陷對導(dǎo)波各模式的影響，并結(jié)合大量實驗找出能表征脫粘缺陷大小的特征參數(shù)作為缺陷量化的標(biāo)準(zhǔn)。目前已知的脫粘缺陷對導(dǎo)波傳播特性的影響包括衰減特性、頻散特性和模式轉(zhuǎn)換特性等。其中，衰減特性表現(xiàn)為導(dǎo)波能量的變化，頻散特性表現(xiàn)為波包的時域展寬，模式轉(zhuǎn)換特性表現(xiàn)為單模式信號向多模式信號的轉(zhuǎn)化。三種特性的聯(lián)合作用導(dǎo)致實際檢測信號十分復(fù)雜，不易提取缺陷信息。但是通過提取單模式信號并抑制其頻散效應(yīng)，可以突出缺陷引起單模式導(dǎo)波信號的幅值變化信息，方便提取缺陷的特征參數(shù)。
文檔編號G01N29/44GK102507751SQ20111036038
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者周世圓, 孟凡武, 徐春廣, 潘勤學(xué), 王立久, 肖定國, 許寒暉, 趙新玉, 郝娟 申請人:北京理工大學(xué)