线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用研究

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1、第46卷第18期机械工程学报Vo1．46NO．182010年9月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGSep．2O1ODoI：1O．3901／JME．2010．18．024线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用研究木周正干，2魏东，2向上，2(1．北京航空航天大学无损检测与机电工程研究所北京100191；2．南昌航空大学航空检测与评价航空科技重点实验室南昌330063)摘要：为了提高空气耦合超声检测中的信号强度及其信噪比，研究线性调频脉冲压缩技术在空气耦合超声检测中的应用。

2、介绍线性调频脉冲压缩技术的基本原理及其匹配滤波器的设计与实现，分析脉冲压缩参数对空气耦合超声检测结果的影响，试验研究不同激励方式对空气耦合超声换能器接收信号的影响以及脉冲压缩方法对提高信噪比的实际效果，构建空气耦合超声c扣描检测系统，对碳纤维增强复合材料板进行检测试验。研究结果表明：相对于常规脉冲激励方式，连续波激励方式可提高换能器的能量转换效率，激励信号频率特性与换能器频率特性相一致时效果最佳；应用线性调频脉冲压缩方法后，空气耦合超声检测的信噪比有了明显提高，检测效果得到了明显改善。关键词：空气耦合超

3、声检测线性调频脉冲压缩c扣描成像中图分类号：TB533ApplicationofLinear-frequency-modulationBasedPulseCompressioninAir-coupledUltrasonicTestingZHOUZhenggan，WEIDong’XIANGShang，(1．InstituteforNondestructiveTestingandMechatronicsEngineering，BeihangUniversity,Beijing100191；2．Aeronau

4、ticScienceKeyLaboratoryforAeronauticTestingandEvaluation，NanchangUangkongUniversity,Nanchang330063)Abstract；Toincreasethesignalandthesignal·to-noiseratioinair-coupledultrasonictesting，astudyofapplicationoflinear-frequency-modulationbasedpulsecompressiont

5、echnologyinair-coupledultrasonictestingiscarriedout．Thefundamentalsoflinear-frequency—modulationbasedpulsecompressiontechnologyareintroduced．Thedesignandimplementationprocedureofmatchedfilterisdescribed．Therelationshipbetweenparametersofpulsecompressiont

6、echnologyandthetestresultsisanalyzed．Experimentalresearchesontheinfluencesofdiferentexcitationmodesonthereceivedsignalofair-coupledultrasonictransducerandtheactualefectofpulsecompressiontechnologyontheimprovementofsignal-tO—noiseratioarecariedout．Anair-c

7、oupledultrasonicC-scantestingsystemissetupwithpulsecompressiontechnologyandtestexperimentsaredonewithcarbonfiberreinforcedplastics(CFRP)plates．Experimentalresultsshowthatthetransducer’Senergyconversioneficiencywithcontinuouswaveexcitationisbetterthanthat

8、withpulsewaveexcitation，especiallywhenthefrequencycharacteristicofexcitationsignalissameasthatofthetransducer．Thesignal·-to--noiseratioofair-coupledultrasonictestingisenhancedefectivelywithpulsecompressiontechnology,andthe