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目前，粘接结构的无损检测已经成为了国内外研究的重点，而超声检测已经成为粘接结构无损检测应用最为广泛的技术之一[5][6]，超声检测的优点是技术成熟，设备的费用不高，超声检测用于对试件进行缺陷检测、组织结构、几何特征定位、以及力学性能变化的检测和表示，并评估试件的使用特性。为了适应不同的试件检测需求，可选用的检测波形分为纵波、横波、兰姆波及瑞利波等。用于检测多层粘接结构的超声检测手段主要有板波诱发波法、超声脉冲回波法、聚焦传感器双模式检测法及Lamb检测法。64388
1 超声脉冲回波法
这种方法一般是垂直入射，将持续时间很短的超声脉冲波入射到被测物体，利用被测物体底面或内部缺陷的反射回波探测反射源的位置和大小的方法。当超声波传播到粘接界面时，如果粘接良好，没有缺陷，则声波通过粘接层继续传播，只有少量超声波反射回来形成回波信号。在完全粘接的情况下，回波是可以忽略不计的。若声波在传播过程中遇到非连续界面时，如果在粘接界面有脱粘和气孔等缺陷时，则会产生较大的回波。R．Billson[7l等采用超声脉冲回波法，通过计算机建模分析，检测出了粘接界面上粘接不良区。华北工学院唐明州等[8]采用脉冲回波法，选用宽频窄脉冲超声换能器实施了对铝合金/橡胶多层粘接结构粘接质量的无损检测，并结合小波分析技术，成功地检测出了厚度2．15mm镁铝合金层和3mm厚橡胶层粘接试件中的脱胶粘缺。 J．L．S．Emeterio[9]等人利用超声脉冲回波法研究了钢/橡胶/橡胶三层粘接结构，通过两界面的时间差进行了不同界面缺陷的定征，此外在航天工业中也广泛采用超声回波多次反射法检测固体火箭发动脱粘界面质量[10]。
2 板波诱发波
板波诱发波超声检测技术是由中北大学无损检测中心提出的[11]，采用板波诱发波对薄壳体的火箭发动机界面粘接质量和复合材料厚度进行超声检测，其检测原理如图1-1所示。
图1-1板波诱发波检测示意图
纵波S以一定的角度入射到钢板，在钢板中形成板波B1，在一界面处部分板波透射进入绝缘层形成纵波Ll，该纵波遇到新的不连续界面，按照Snell定律反射、折射，这种纵波就是板波诱发波。纵波Ll遇到二、三界面时会发生反射和折射又回到板中，形成与原板波B1同模式的新板波B2和B3。新板波的数量直接反映粘接层数；如果某一界面脱粘，板波就会发生全反射，该层面的新板波就不会形成。如图1-1所示，若一界面脱粘，此时板波在一界面处没有透射波进入绝缘层，只接收到板波B1，若一界面粘接完好，二界面脱粘，此时，纵波Ll在二界面处发生全反射，只接收到板波B1和B2。同理，若一、二界面均粘接完好，三界面脱粘，则会接收到板波B1，B2，和B3。由于各板波到达接收传感器的时间不同，这使得各板波在时域上易于分辨，存在的时间差能够充分的反映各粘接层的厚度信息。张吉堂等人[12]采用板波诱发波法，进行多界面结构粘接质量检测，找到一种干扰信号的消除方法。郭洪涛等人[13]利用超声板波诱发波检测技术，对固体火箭发动机装药界面胶接质量进行检测。结果表明，采用该检测方法不仅可以直观地检测各界面的胶接质量，同时还可以检测第一层橡胶材料的厚度。
3 聚焦传感器双模式检测法
聚焦传感器双模式检测法其检测原理与板波诱发波相似，不同之处在于聚焦传感器双模式检测法，采用聚焦的发射和接收传感器，对薄板类结构进行液浸斜声束检测时，通过调节斜入射聚焦传感器的入射角和超声波束的锥角，同时激励出横波和板波两种成分。横波以速度C。沿“之”字形路线传播，而其中某种模式的板波以其群速度C。沿直线传播，如图1-2所示。随着传播距离的增加，两种成分的超声波在时域上的分离越来越明显，因此在检测过程中，通过调节各种参数(如入射角、传感器距离等)，使得两种成分波不分离，并尽量使其相位叠加在一起，这样既获得双模式检测的效果，提高了检测信号的能量，提高了信噪比，同时，检测信号的处理也较方便。张吉堂，路宏年[14]利用聚焦传感器双模式超声检测方法对机载固体火箭发动机的钢、绝热层、衬层多层粘接结构的粘接质量进行超声检测，其脱粘检测分辨率不大于 5mm，较好地解决了机载固体火箭发动机双包覆层粘接质量检测问题。论文网