第45卷第1期2024年1月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentVol.45No.1Jan.2024DOI:10.19650/j.cnki.cjsi.J2311973收稿日期:2023-09-26ReceivedDate:2023-09-26∗基金项目:国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金(COMAC-SFGS-2022-1812)项目资助基于分割环阵的CFRP分层缺陷超声全聚焦成像∗杨宁1,陆铭慧1,张萍1,朱颖1,张毅萍2(1.南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063;2.上海飞机制造有限公司上海201324)摘要:碳纤维复合材料在钻孔加工时易产生分层缺陷,分层缺陷严重影响了构件的力学性能,存在严重的安全隐患。针对碳纤维复合材料孔边分层缺陷的检测,提出一种基于分割环形阵列的1/4矩阵全聚焦成像方法。设计了R4×S8、R3×S12、R3×S16和R4×S12四种分割环形阵列结构,通过数值仿真对比分析了各阵列的聚焦声场特点,最终确定分割环阵探头为5MHz的R4×S12探头。使用该探头对碳纤维复合材料孔边分层试块的上层、中层、下层缺陷进行全矩阵采集,利用VTK工具包分别进行全矩阵三维成像和1/4矩阵三维成像。结果表明,1/4矩阵方法比全矩阵方法三维成像的缺陷对比度更高,1/4矩阵方法的缺陷尺寸表征误差更小,误差不超过6%。与全矩阵成像相比,1/4矩阵成像信噪比提升范围为3.43~7.61dB,有效提升了图像质量。关键词:分层缺陷;全聚焦;分割环形阵列;1/4矩阵;三维成像中图分类号:TH878TB553文献标识码:A国家标准学科分类代码:460.40UltrasonictotalfocusingmethodofcarbonfiberreinforcedplasticsdelaminationdefectsbasedonsegmentedannulararraysYangNing1,LuMinghui1,ZhangPing1,ZhuYing1,ZhangYiping2(1.KeyLaboratoryNondestructiveTesting,MinistryofEducation,NanchangHangkongUniversity,Nanchang330063,China;2.ShanghaiAircraftManufacturingCo.,Ltd.,Shanghai201324,China)Abstract:Carbonfiber-reinforcedplasticsarepronetodelaminationdefectsduringdrillingandprocessing,andthedelaminationdefectsseriouslyaffectthemechanicalpropertiesofthecomponents,andthereareserioussafetyhazards.Forthedetectionofdelaminationdefectsattheholeedgeofcarbonfiber-reinforcedplastics,a1/4matrixtotalfocusingmethodbasedonthesegmentedannulararraysisproposed.Fourstructuresofsegmentedannulararrays,R4×S8,R3×S12,R3×S16,andR4×S12,aredesigned.Thecharacteristicsofthefocusedsoundfieldofeacharrayareanalyzedbynume...
