仪器仪表学报

作者：刘 远，彭炜亮，卢 超，王杰林，郭双林

单位：刘 远,1.南昌航空大学仪器科学与光电工程学院,,彭炜亮,1.南昌航空大学仪器科学与光电工程学院,,卢 超,1.南昌航空大学仪器科学与光电工程学院,,王杰林,1.南昌航空大学仪器科学与光电工程学院,,郭双林,1.南昌航空大学仪器科学与光电工程学院,

关键词：复合材料;非接触空气耦合;超声导波检测;多损伤快速检测;损伤概率成像

基金：国家自然科学基金( 52365013,52305580)、江西省自然科学基金( 20232BAB204058,20224BAB214052)、江西省重点研发计划(20212BBE51006)项目资助

航空复合材料作为飞机轻量化的关键技术,在航空领域应用十分广泛。然而,在大型化、复杂化、智能化发展新形势下,复合材料非接触多损伤快速检测技术亟需突破。基于此,提出了基于希尔伯特边际谱和空气耦合超声导波复合路径交叉成像的复合材料多损伤快速成像方法。首先,通过数值模拟分析复合材料板中导波的传播特性,确定超声探头最佳入射角度以及复合材料板中导波的传播模态;其次,为解决多损伤成像易出现伪像的问题,利用空气耦合超声导波进行双正交方向扫描,采集导波沿复合材料纤维铺层方向0°、45°、90°及135°传播时的信号;接着,利用完全集成经验模态分解与自适应噪声算法并结合能量熵对原始信号的本征模态函数进行优选,以提取主要的信号分量,降低噪声的影响,然后,利用希尔伯特边际谱计算优选后信号的能量,确定损伤因子;最后,将损伤因子数组扩充为矩阵,并按正交角度分为两组,组内损伤因子矩阵相加,再组间相乘得到最终损伤图像。试验结果表明,单一损伤最大定位误差为2.3mm,多损伤定位误差为12.5mm,同时相较于逐点C扫描效率提高168.9%。所提方法能够有效提升大尺寸试样的检测效率和多损伤定位精度。

来源：2025年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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