蜂窝夹芯结构的无损检测技术

图4 阵列式聚焦探头检测结果

1.1.2 低频超声脉冲反射法

低频超声通常采用1MHz 以下具有能量高、穿透力强的较大晶片直径的探头，它可以穿透结构全厚度，缺点是探头直径尺寸偏大、分辨力低、较小缺陷容易漏检。采用低频超声检测蜂窝夹芯结构时，蒙皮分层、脱粘、蜂窝芯塌陷等缺陷都会造成底波波幅突降或消失（见图5），对缺陷的定性、定量存在一定难度。低频超声常用于对结构质量进行快速筛查，以发现结构中存在的较大尺寸的缺陷，检测速度较高。

1.2 脉冲穿透法

在结构生产过程中或结构可拆卸的情况下，脉冲穿透法是常用的检测方法。脉冲穿透法通常配合机械自动扫查系统，极大提高了扫查速度，节省了人力。工厂车间或大型实验室的机械自动扫查系统通常采用两个同步的机械臂带动探头同步移动，一侧探头发射声波，另一侧探头接收声波，探头与检测件之间采用水柱耦合，检测结果以C扫描形式显示出来，形象直观，见图6。

1.3 发射-接收法（导波法）

常规的脉冲法是逐点对检测件进行检测，超声导波可以在材料中传播较远的距离，实现了线扫描检测，大大提高了检测效率。导波检测一般采用两个斜探头，发射探头以一定的角度发射超声波进入蜂窝结构。蒙皮一般比较薄，所以超声波一部分能量被蜂窝芯吸收，一部分能量在蒙皮内以漏兰姆波形态向前传播，接收探头与发射探头在同一直线上，接收蒙皮内的漏兰姆波能量。当出现脱粘情况时，能量向下传播受阻，大部分能量横向传播被接收探头接收，声波波幅较高；若蒙皮与蜂窝芯粘接完好，由于大部分能量沿蜂窝芯传播，蒙皮内的漏兰姆波能量减少，接收信号较弱，声波波幅较低[2]。

胶接检测仪的发射- 接收模式同样利用上述原理。发射- 接收模式使用的是双晶、点接触型、干耦合的超声探头。在该模式下，一系列的脉冲声能由一个晶片发送至测试工件，在工件中传播的声波由另一个晶片接收。探头晶片下的粘接状态将影响在尖端间传播的声能，见图7（a）。这些声能特性通过相位和波幅的变化显示出来。在良好的粘接状态下，一部分声能被检测表面下的结构吸收，此时信号波幅较低。在脱粘情况下，声波在发射接收的传播过程中几乎不受蜂窝芯影响，此时信号波幅较高。粘接良好区域与脱粘区域的波幅比较见图7（b）和图7（c）。

2 机械阻抗法

机械阻抗法也叫声阻法，它是通过测量结构件被测点振动力阻抗的变化来确定是否有异常结构的存在。机械阻抗法使用单个尖端的双晶探头。驱动晶片发出可听见的声波进入试件。圆锥体底部接收晶片的负载受到试件刚度的影响，从粘接良好的区域到脱粘区域，负载由高到低变化，接收晶片的负载将影响信号的波幅及相位，见图8（a）。缺陷区域的刚度取决与脱粘的尺寸和厚度。该模式下，无需耦合剂，接触面积小，尤其适用于不规则的或弯曲的表面。检测中当探头位于正常结构区时，漂点位于屏幕十字交叉线的中心；而当探头处于脱粘缺陷区时，漂点飞离十字交叉线的中心，越过圆形闸门，见图8（b）、图8（c）。