疏松和分層

借助超聲波頻譜分析技術能夠區分纖維增強復合材料中疏松和分層這兩種缺陷形式[28]。典型的頻譜如圖7-5所示，當缺陷為疏松或孔隙率過大時，散射衰減隨頻率增加（見圖7-5b）。但當分層與聲束垂直時，由于分層處反射波與表面反射波之間的干涉，使頻譜在某些頻率上形成下陷（見圖7-5c）,由下陷對應的頻率f可以估算分層處的深度位置d:

式中，c為縱波聲速，n是正整數。

 

表面裂紋的表征

寬帶(0.5~10MHz)超聲波瑞利波的叉指換能器可以用來探測鋁塊的表面狀況。將鋁塊的表面銑一凹槽 以模擬表面裂縫，其尺寸如圖7-6所示。在圖7-7a中，來自凹槽的反射脈沖表明了它的存在和位置；圖7-7b所示從整個凹槽的信號中仔細選擇出來的只有前沿回波的信號。通過圖7-7a、b的比較可以看出，由于凹槽的其他邊沿形成的響應比較小，在時域內難以分辨，所以不能作出關于凹槽尺寸的判斷。

圖7-7c為凹槽(實線)和前沿(虛線)相應的超聲波幅頻特性曲線。凹槽的其余邊沿結構造成的影響可以看做是對前沿頻譜的調制，當然也包含有關換能器、換能器與表面的耦合狀態以及換能器與凹槽之間表面性質這幾個方面的相關信息。采用倒頻譜處理技術首次解釋了裂紋結構對缺陷信號的調制作用。

信號分析過程采用數字信號處理方法：將圖7-7a的反射脈沖信號數字化，并通過數字信號分析技術獲得對應的頻譜，還可用同樣的方法獲得凹槽前沿脈沖信號的頻譜。比較這些頻譜，將由凹槽內部結構產生的調制作用分離出來，并消除換能器的電氣特性、耦合狀態以及換能器與凹槽之間表面波傳輸過程中相關變量造成的影響，最后得出以上所述的倒頻譜。

典型的處理結果如圖7-6所示，此處倒頻譜中的譜峰(根據計算機的打印輸出直接照相)表明了表面波的傳輸特性，分辨力達0. 1μs。倒頻譜的高度與凹槽前沿的曲率有關。應特別指出的是，接近0.8μs處的倒頻譜譜峰是由凹槽的后側面上的凸起部分引起的。

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