Page 82 - 无损检测2023年第九期

安 康, 等:

基于微波时间反演算法的复合材料内部损伤检测

最大能量位置仍可以指示损伤的真实位置。因此, 的微波检测技术, 结合积分能量法对材料中较小的
仿真结果表明在半圆形的传感器排列方式下, 传感 内部损伤进行了定位, 验证了所提出的复合材料无
器数量的选择会对损伤位置聚焦能量的大小产生影 损检测技术的可行性。通过不同传感器排列方式下
响, 选择合适的传感器数量, 有利于增加损伤检测结 重构结果的对比, 说明了测量侧向散射波的重要性。
果的直观性和鲁棒性。 不同传感器数量和不同传感器间距设置下的重构结
为了进一步探究传感器数量和传感器间距对检 果说明了选择合适的传感器数量有利于提高检测结
测结果的影响, 基于图 5 ( c ) 对应的传感器设置, 保 果的鲁棒性, 并且同样表明测量侧向散射波对提升
持传感器数量不变, 将步进角度减小为 3° , 即传感 检测质量具有重要意义。
器间距减小, 传感器以脉冲源所在位置对称分布, 再 参考文献:
次进行仿真, 得到的积分能量图像如图6所示。与
[ 1 ] JUY , SAKA M , UCHIMURA Y.Evaluationofthe
图5 ( c ) 中能量图像相比可知, 减小传感器间距后,
sha p eandsizeof3Dcracksusin g microwaves [ J ] .
尽管在材料内部累积的能量在数值上明显增大, 但 NDT & EInternational , 2005 , 38 ( 8 ): 726-731.

由于缺少了对侧向散射波的接收, 在损伤位置处累 [ 2 ] MUNIAN R K , MAHAPATRA D R ,

积的能量远小于在金属背板表面处累积的能量, 此 GOPALAKRISHNANS.Lambwaveinteractionwith

种传感器设置不再具有分辨损伤位置的能力。与图 com p ositedelamination [ J ] .Com p ositeStructures ,
5 ( b ) 中能量图像相比可知, 传感器间距不变, 但减少 2018 , 206 : 484-498.
[ 3 ] 田明明, 解社娟, 韩捷, 等. 基于小波分析的脉冲涡流 /
了侧面的传感器之后, 传感器无法接收到由材料表面
电磁超声复合无损检测方法 [ J ] . 中国机械 工 程,
产生的侧向散射波, 能量图像中在损伤位置处累积的
2019 , 30 ( 16 ): 1925-1930.
能量减小, 最大能量位置无法指示损伤的真实位置。
[ 4 ] ZALAMEDA J , WINFREE W.Detection and
上述仿真结果说明减小传感器间距对材料内部区域
characterization of dama g e in q uasi-static loaded
累积的能量在数值上有一定的提升, 但侧向散射波的 com p ositestructuresusin gp assivethermo g ra p h y [ J ] .

测量对损伤位置的检测起到了更重要的作用。 Sensors , 2018 , 18 ( 10 ): 3562.

[ 5 ] PARK K , SCACCABAROZZID , SBARUFATTIC ,

etal.Cou p ledhealth monitorin gs y stem forCNT-

do p edself-sensin g com p osites [ J ] .Carbon , 2020 , 166 :
193-204.

[ 6 ] ROLLAND H , SAINTIER N , WILSON P , etal.In

situ X-ra y tomo g ra p h y investi g ation on dama g e

mechanisms in short g lass fibre reinforced

thermo p lastics : effectsoffibreorientationandrelative

humidit y [ J ] .Com p ositesPartB : En g ineerin g , 2017 ,
109 : 170-186.

[ 7 ] KATUNIN A , WRONKOWICZ-KATUNIN A ,
图6 传感器数量不变, 减小传感器间距后的积分能量图像
DRAGANK.Im p actdama g eevaluationincom p osite
综上所述, 为了有效地实现复合材料内部损伤
structuresbasedonfusionofresultsofultrasonic

检测, 需要对模型产生的散射信号进行全面地测量。 testin g andX-ra y com p utedtomo g ra p h y [ J ] .Sensors ,
不同传感器排列方式和传感器数量的仿真结果表 2020 , 20 ( 7 ): 1867.

明, 侧向散射波的测量对于损伤位置处能量的聚焦 [ 8 ] MIZUKAMIK , WATANABE Y.Asim p leinverse

起着更重要的作用。选择合适的传感器数量, 对侧 anal y sismethodforedd y current-basedmeasurement

向散射波进行全面地测量, 有助于实现高效的复合 ofthrou g h-thickness conductivit y ofcarbon fiber

com p osites [ J ] .Pol y merTestin g , 2018 , 69 : 320-324.
材料内部损伤检测。
[ 9 ] ZHANGK , HEYZ , DONGZR.Pulsededd y current

3 结语 nondestructive testin g for defect evaluation and

ima g in g ofautomotiveli g htwei g htallo ymaterials [ J ] .
文章基于二维时域有限差分算法对复合材料模 JournalofSensors , 2018 , 2018 : 1-11.

型进行了数值仿真, 实现了基于微波时间反演算法 ( 下转第80页)
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无损检测