Page 62 - 无损检测2023年第十一期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202311006

多阵列超声导波频相联控激励下复合材料

损伤聚焦成像方法

胡权耀, 钟永腾

( 温州大学 机电工程学院, 温州 325035 )
摘 要: 针对超声导波相控阵方法中相位控制参数缺少距离和频率变量的不足, 提出了多阵

列超声导波频相联控激励下复合材料损伤聚焦成像方法。相比于标准的超声导波相控阵技术, 该
方法通过在各阵元上设置不同的激励频率, 实现了在复合材料板上对点的角度 - 距离聚焦扫查和损
伤定位。首先, 建立了多阵列超声导波频相联控激励聚焦信号模型; 其次, 设计了一种分布式多输
入多输出( MIMO ) 线性阵列, 对监测区域逐点聚焦扫查, 并建立阵列超声导波损伤回波接收, 运用
多重信号分类( MUSIC ) 方法, 实现复合材料损伤成像。玻璃纤维板的仿真和试验结果表明, 该方
法对复合材料具有较好的聚焦性能, 较高的损伤成像和定位精度。
关键词: 超声导波阵列; 频相联控; 角度 - 距离聚焦; 复合材料; 损伤成像

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 11-0024-06

Dama g efocusin g ima g in gmethodforcom p ositematerialsusin gmulti p earra y of

ultrasonic g uidedwavefre q uenc y - p hased j ointcontrolexcitation

HUQ uan y ao , ZHONGYon g ten g

( Colle g eofMechanicalandElectricalEn g ineerin g , WenzhouUniversit y , Wenzhou325035 , China )

Abstract : Aimin g attheshortcomin g softheultrasonic g uidedwave p hasedarra ymethod , this p a p er p ro p oseda

dama g efocusin g ima g in gmethodforcom p ositematerialsusin gmulti p learra y ofultrasonic g uidedwavefre q uenc y -

p hased j ointcontrolexcitation.Com p aredwiththestandardultrasonicg uidedwavep hasedarra y technolo gy , this

methodrealizedan g le-distancefocusedscannin g anddama g elocationoncom p ositematerial p latesb y settin g different

excitationfre q uenciesoneacharra yelement.Firstl y , thesi g nalmodelof multi-arra yultrasonicg uided wave

fre q uenc yandp hasej ointcontrolexcitationfocusin g wasestablished ; Secondl y , adistributed multi p le-in p ut

multi p le-out p ut ( MIMO ) lineararra ywasdesi g nedtofocusandscanthemonitorin gareap ointb yp oint , andthe

arra yultrasonic g uidedwavedama g eechorece p tionwasestablished , andthemulti p lesi g nalclassification ( MUSIC )

methodwasusedtorealizecom p ositematerialIma g in g ofdama g e.Thesimulationandex p erimentalresultsof g lass

fiber p lateshowedthatthemethodhadg oodfocusin gp erformance , hi g hdama g eima g in g andp ositionin g accurac y

forcom p ositematerials.

Ke ywords : ultrasonicg uided wavearra y ; fre q uenc y - p hasej ointcontrol ; an g le-distancefocus ; com p osite

material ; dama g eima g in g
复合材料由于其良好的材料性能, 在工业领域 中使用广泛。在严峻的服役条件下, 复合材料会不
可避免地受到冲击而产生损伤, 影响设备的安全运
收稿日期: 2023-01-19 [ 1 ]
行 。利用结构健康监测技术对复合材料结构进行
作者简介: 胡权耀( 1997- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为结
损伤监测识别, 是一种避免产生安全问题的重要手
构健康监测, 20451438003@stu.wzu.edu.cn
段。在各种损伤监测方法中, Lamb 波被公认为复
通信作者: 钟永腾( 1984- ), 男, 博士, 副教授, 主要研究方向为

合材料结构损伤识别的最有效工具之一 [ 2 ] 。而基于
结构健康监测, zhon gy on g ten g @wzu.edu.cn
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2023年 第45卷 第11期
无损检测