Page 34 - 2023中国无损检测年度报告
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家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目。 聚焦声波与复合材料缺陷的交互作用规律研究流
阵列聚焦式空气耦合超声检测技术研究目前 程如图 12 所示。
存在的主要问题有：① 空气耦合阵列超声换能器
的形性协同设计理论不完备；② 空气耦合阵列超
声波束聚焦及检测机理不明确；③ 复合材料缺陷
与阵列聚焦波束声响应规律不明晰。针对上述问
题，项目开展的研究内容如下。
（1）空气耦合阵列超声换能器形性协同设
计理论研究 图 12 聚焦声波与复合材料缺陷的交互作用规律研究流程
建立广义拓扑形式的空气耦合阵列超声换能 （4）空气耦合阵列超声检测评价方法验证
器的激发声场模型，研究换能器结构参数设计与 搭建空气耦合阵列超声检测试验平台，制备
声场特性优化理论，提出全流程设计方法。空气 预埋典型缺陷的复合材料试样，验证空气耦合阵
耦合阵列超声换能器形性协同设计研究流程如图 列超声聚焦检测及缺陷智能评价方法，以缺陷分
10 所示。 辨力和正确性为指标分析典型复合材料缺陷的检
测评价能力，其评价方法验证流程如图 13 所示。
图 10 空气耦合阵列超声换能器形性协同设计研究流程 图 13 空气耦合阵列超声检测评价方法验证流程
（2）空气耦合阵列超声聚焦检测机理研究 相关研究将填补我国航空复合材料缺陷阵列
结合阵列波束形成理论和脉冲压缩技术，建 聚焦式空气耦合超声检测技术的空白，满足我国
立多脉冲阵列波束高能量聚焦方法，克服复合材 航空领域对复合材料部件日益增长的检测需求，
料检测中空气声衰减大及多脉冲声波聚焦难的问 实现相关技术的自主可控。
题。空气耦合阵列超声聚焦检测机理研究流程如 项目研究成果将为我国航空复合材料的空气
图 11 所示。 耦合阵列超声检测提供理论和技术基础，在我国
航空复合材料的质量检测中具有广阔的应用前景。
5 2023 年获得的知识产权
5.1 论文
[1] 王俊 , 周正干 , 王进 , 等 . 基于线阵和环
阵换能器的 CFRP 层压板超声成像特性研究分析
[J]. 机械工程学报 , 2023, 59(10):30-39.
图 11 空气耦合阵列超声聚焦检测机理研究流程 [2] 周雨轩 , 周文彬 , 李小丽 , 等 . 飞机蒙
皮缺陷自动化检测研究进展 [J]. 航空制造技术 ,
（3）聚焦声波与复合材料缺陷的交互作用
规律研究 2023, 66(22):69-77. DOI:10.16080/j.issn1671-
833x.2023.22.069.
采用半解析与纯数值联合的混合求解方法进
行复合材料分层、孔隙、富脂等典型缺陷的声响 [3] WANG J, ZHOU Z, YANG G, et
应分析，基于分析结果构建缺陷特征与声学特征 al. Virtual source total focusing method
的正逆向映射模型，进而确定缺陷的声响应规律。 for crack detection in complex curved
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