CN109596708A - 一种用于蜂窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法 - Google Patents

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刘菲菲
刘松平
李治应
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Abstract

本发明属于航空宇航、交通、建筑及无损检测等技术领域，涉及一种用于蜂窝夹层结构检测的位置‑幅值信号获取方法。本发明提出了一种基于换能器位置‑幅值的信号获取方法，检测人员在仪器屏幕上可以同时观察到每一扫描中各个扫描检测位置点所对应的超声信号的幅值信号，检测人员根据仪器屏幕显示的扫描位置座标信号P(x,y)‑超声信号的幅值信号A(t)的变化可以更为直观地确定缺陷引起的超声信号变化，大大地提高了超声信号的判读性，更加有利于进行蜂窝格的识别和缺陷判别，显著简化了缺陷的判别难度，从而显著提高了缺陷判别的准确性，利于提高缺陷的检出率，减少缺陷误判率。

Description

一种用于蜂窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法
技术领域
本发明属于航空宇航、交通、建筑及无损检测等技术领域，涉及一种用于蜂窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法。
背景技术
超声是目前蜂窝夹层结构的主要检测方法，主要是根据换能器接收来自被检测蜂窝结构的时域超声信号进行缺陷判别，通过采集、记录超声信号的幅值-时间方式显示换能器在各个位置点接收到超声信号，然后依据仪器所显示的超声幅值判别当前检测位置点对应的蜂窝结构内部胶接界面是否存在缺陷。
现有超声检测技术的主要不足是：一次在仪器屏幕上只能显示和观察到当前点的超声信号，当换能器移到新的检测位置时，上个检测位置点的超声信号随之消失，而由于蜂窝结构中，换能器在蜂窝壁和蜂窝格位置对应的超声信号的幅值会发生变化，而缺陷的存在也会引起超声信号的幅值会发生变化，从而造成在仪器屏幕显示的超声信号总处于不断的跳动和变化中，超声信号的判读性不直观，不利于检测人员进行检出缺陷的判别，从而增加了缺陷判别的难度，也容易引起蒙皮-蜂窝芯胶接缺陷的误判。
发明内容
本发明的目的是针对蜂窝夹层结构的超声无损检测，提出一种更为直观和易于缺陷评判的用于蜂窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法，提高检测结果的准确性，减少缺陷的误判和漏检率。
本发明的技术解决方案是，检测系统由换能器、超声单元、信号处理单元、定位单元、显示单元构成，换能器用于发射和接收超声波信号，超声单元用于发射和接收超声信号，并进行检测信号的放大、滤波处理，信号处理单元用于获取每个扫描检测位置点的超声信号的幅值信号，定位单元用于获取换能器在扫查过程中每个行或者扫描位置座标信号，显示单元用于显示信号幅值—时间，用于缺陷的判别，其特征是，
1)超声参数设置：
a)将检测系统中的各单元开机上电，进入相应的工作界面；
b)设置超声单元中的增益，使显示单元中能够清晰地观察到来自蜂窝结构中蒙皮-蜂窝芯连接界面的超声信号，且使超声信号的幅值信号A(t)不小于显示单元中显示屏幕的50％；
c)设置信号闸门参数：通过信号处理单元设置信号闸门G(t)的参数：设置信号闸门G(t)的时域起点位置tst和信号闸门G(t)的时域终点位置ted，使换能器与超声单元接收到的来自蜂窝结构中蒙皮-蜂窝芯连接界面的超声信号位于所设置的信号闸门内；
2)扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法：
a)换能器接收来自蜂窝结构蒙皮不同位置的超声信号，经过超声单元预处理后，形成模拟超声信号UD(t)，通过信号处理单元和所设置的信号闸门G(t)，从模拟超声信号UD(t)中读取对应扫描位置点的超声信号，从中提取超声信号的幅值信号A(t)，并将对应扫描位置点的超声信号的幅值信号A(t)输出到显示单元，由显示单元进行存储，用于超声信号的幅值信号A(t)与扫描位置座标信号P(x,y)重构和显示；
b)通过位置单元读取换能器在蜂窝结构蒙皮表面的所对应的扫描位置座标信号P(x,y)，并输出到显示单元，由显示单元中进行存储，用于与相对应的超声信号的幅值信号A(t)进行重构和显示；
移动换能器至新的扫描位置点，重复步骤a)和b)，直到读取换能器当前扫描行或列对应的每一个检测位置点的超声信号的幅值信号A(t)和扫描位置座标信号P(x,y)。
用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号-获取方法可以根据换能器的扫描轨迹，按照行扫描或者列扫描方式，进行扫描位置座标信号-超声信号的幅值信号A(t)采集、记录和重构。
用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法可以选择超声信号的视频、超声信号的射频、超声信号的正半波、超声信号的负半波不同模式对超声信号的幅值信号A(t)进行采集、记录、显示。
用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法中信号处理单元(3)的带宽在50MHz-100MHz之间选择，采样频率在50MPS-100MPS之间选择。
用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法中的换能器与蜂窝结构蒙皮表面之间可以采用接触法或非接触法声学耦合方式，并可选择超声反射法或超声穿透法检测模式，用于不同被检测蜂窝结构的超声检测时的位置信号-幅值信号的获取。
本发明具有的优点和有益效果，
本发明提出了一种基于换能器位置-幅值的信号获取方法，检测人员在仪器屏幕上可以同时观察到每一扫描中各个扫描检测位置点所对应的超声信号的幅值信号，检测人员根据仪器屏幕显示的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)的变化可以更为直观地确定缺陷引起的超声信号变化，大大地提高了超声信号的判读性，更加有利于进行蜂窝格的识别和缺陷判别，显著简化了缺陷的判别难度，从而显著提高了缺陷判别的准确性，利于提高缺陷的检出率，减少缺陷误判率。
本发明考虑了换能器在蜂窝壁和蜂窝格位置对应的超声信号会发生变化和缺陷的存在引起的超声信号的变化造成在仪器屏幕显示的超声信号的幅值信号A(t)不断的跳动和变化，造成的超声信号的判读性不直观，不利于检测人员进行检出缺陷的判别，增加缺陷判别的难度和容易引起蒙皮-蜂窝芯胶接缺陷的误判等问题。提出了一种用于窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法，检测人员在仪器屏幕上能同时观察到每一扫描中各个扫描检测位置点所对应的超声信号的幅值信号A(t)，检测人员根据仪器屏幕显示的P(x,y)-A(t)的变化，可以更加直观地确定缺陷引起的超声信号的幅值变化，大大地提高了超声信号的判读性，更加有利于进行蜂窝格的识别和缺陷判别，显著简化了缺陷的判别难度，从而显著提高了缺陷判别的准确性，利于提高缺陷的检出率，减少缺陷误判率。
附图说明
图1是本发明的用于窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法的原理构成示意图
图2是本发明的超声信号的幅值信号获取方法原理示意图
具体实施方式
用于窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法，检测系统由换能器1、超声单元2、信号处理单元3、定位单元4、显示单元5构成，换能器1用于发射和接收超声波信号，超声单元2用于发射和接收超声信号，并进行超声检测信号的放大、滤波处理，信号处理单元3用于获取每个扫描检测位置点的超声信号的幅值信号，定位单元4用于获取换能器1在扫查过程中每个行或者扫描位置座标信号，显示单元5用于显示信号幅值—时间，用于缺陷的判别。
1)检测系统的连接：按照图1将各单元进行连接，其中：
a)通过高频同轴连接线将换能器1与超声单元2进行匹配连接；
b)将超声单元2与信号处理单元3进行匹配连接；
c)将换能器1与位置单元4进行位置匹配连接；
d)将信号处理单元3的检测信号输出端和位置单元4的位置信号输出端分别与显示单元5对应的接口进行匹配连接。
2)超声参数设置：
a)将检测系统中的各单元开机上电，进入相应的工作界面；
b)设置超声单元2的信号增益，使显示单元5中能够清晰地观察到来自蜂窝结构6中蒙皮-蜂窝芯的超声信号，且使超声信号的幅值信号A(t)不小于显示单元5中显示屏幕的50％；
c)设置闸门参数：通过信号处理单元3设置信号闸门G(t)的参数：设置信号闸门G(t)的时域起点位置tst和信号闸门G(t)的时域终点位置ted，换能器1与超声单元2接收到的来自蜂窝结构6中蒙皮-蜂窝芯的超声信号位于所设置的信号闸门内，参见图2所示。
3)扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法：
a)换能器1接收来自蜂窝结构6蒙皮不同位置的超声信号，该超声信号经过超声单元2预处理后，形成模拟超声信号UD(t)，通过信号处理单元3和所设置的信号闸门，从模拟超声信号UD(t)中读取对应扫描位置点的超声信号，从该超声信号中提取其幅值信号A(t)，即超声信号的幅值信号A(t)，并将对应扫描位置点的超声信号的幅值信号A(t)输出到显示单元5，由显示单元5进行存储，用于超声信号的幅值信号A(t)与扫描位置座标信号P(x,y)重构和显示；
b)通过位置单元4读取换能器1在蜂窝结构6蒙皮表面的所对应的扫描位置座标信号P(x,y)，并输出到显示单元5，由显示单元5中进行存储，用于与相对应的超声信号的幅值信号A(t)进行重构和显示；
移动换能器至新的扫描位置点，重复步骤a)和b)，直到读取换能器1当前扫描行或列对应的每一个检测位置点的超声信号的幅值信号A(t)和扫描位置座标信号P(x,y)。
用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号-获取方法可以根据换能器1的扫描轨迹，按照行扫描或者列扫描方式，进行扫描位置座标信号-超声信号的幅值信号A(t)的采集、记录和重构。
用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法可以选择超声信号的视频、超声信号的射频、超声信号的正半波、超声信号的负半波不同模式对超声信号的幅值进行采集、记录、显示，形成超声信号的幅值信号A(t)。
用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法中信号处理单元3的带宽在50MHz-100MHz之间选择，采样频率在50MPS-100MPS之间选择。
用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法中的换能器1与蜂窝结构6蒙皮表面之间可以采用接触法或非接触法声学耦合方式，并可选择超声反射法或超声穿透法检测模式，用于不同被检测蜂窝结构6的超声检测时的位置信号-幅值信号的获取。
实施例
采用本发明技术方案，选用中航复合材料有限公司的FJ系列换能器作为换能器1，被检测蜂窝夹层结构的蒙皮厚度分别为0.5mm和1.0mm、蜂窝芯为Nomex芯和铝蜂窝芯、高度10mm、20mm，选用中航复合材料有限公司的CUS-21J和MUI-21检测系统构成超声单元2、信号处理3、位置单元4和显示单元5，通过设置不同的信号闸门参数，选择行扫描和列扫描方式，采用超声信号的射频、超声信号的正半波、超声信号的负半波不同方式，选择超声反射检测模式和穿透检测模式，采用接触法和非接触法，分别对来自不同大小和规格的蜂窝夹层结构进行了系列的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)的采集、记录、存贮和显示，应用结果表明，采用所构建的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法，大大地提高了超声信号的幅值信号的判读性，显著提高了缺陷判别的准确性，减少了缺陷误判率。

Claims (5)

1.一种用于峰窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法，检测系统由换能器(1)、超声单元(2)、信号处理单元(3)、定位单元(4)、显示单元(5)构成，换能器(1)用于发射和接收超声波信号，超声单元(2)用于发射和接收超声信号，并进行超声检测信号的放大、滤波处理，信号处理单元(3)用于获取每个检测位置点的超声信号的幅值信号A(t)，定位单元(4)用于获取换能器(1)在扫查过程中每个行或者扫描位置座标信号P(x,y)，显示单元(5)用于显示超声信号幅值—时间，用于缺陷的判别，其特征是，
1)超声参数设置：
a)将检测系统中的各单元开机上电，进入相应的工作界面；
b)通过超声单元(2)设置超声信号增益，使显示单元(5)中能够清晰地观察到来自蜂窝结构(6)中蒙皮-蜂窝芯的超声信号，且使超声信号的幅值信号A(t)不小于显示单元(5)中显示屏幕的50％；
c)通过信号处理单元(3)设置信号闸门G(t)的参数：设置信号闸门G(t)的时域起点位置tst和信号闸门G(t)的时域终点位置ted，使换能器(1)与超声单元(2)接收到的来自蜂窝结构(6)中蒙皮-蜂窝芯连接界面的超声信号位于所设置的信号闸门G(t)内；
2)扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法：
a)换能器(1)接收来自蜂窝结构(6)蒙皮不同位置的超声信号，经过超声单元(2)预处理后，形成模拟超声信号UD(t)，通过信号处理单元(3)和所设置的信号闸门G(t)，从模拟超声信号UD(t)中读取对应扫描位置点的超声信号的幅值信号A(t)，并将对应扫描位置点的超声信号的幅值信号A(t)输出到显示单元(5)，由显示单元(5)进行存储，用于超声信号的幅值信号A(t)与扫描位置座标信号P(x,y)的重构和显示；
b)通过位置单元(4)读取换能器(1)在蜂窝结构(6)蒙皮表面的所对应的扫描位置座标信号P(x,y)，并输出到显示单元(5)，由显示单元(5)中进行存储，用于与相对应检测位置点的超声信号A(t)的幅值信号进行重构和显示；
移动换能器至新的扫描位置点，重复步骤a)和b)，直到读取换能器(1)当前扫描行或列所对应的每一个检测位置点的超声信号的幅值信号A(t)和扫描位置座标信号P(x,y)。
2.根据权利要求1所述的一种用于峰窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法，其特征是，用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号-获取方法可以根据换能器(1)的扫描轨迹，按照行扫描或者列扫描方式，进行扫描位置座标信号-超声信号的幅值信号A(t)采集、记录和重构。
3.根据权利要求1所述的一种用于峰窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法，其特征是，用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法可以选择超声信号的视频、超声信号的射频、超声信号的正半波、超声信号的负半波不同模式对超声信号的幅值进行采集、记录、显示，获取检测位置点的超声信号的幅值信号A(t)。
4.根据权利要求1所述的一种用于峰窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法，其特征是，用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法中的信号处理单元(3)的带宽在50MHz-100MHz之间选择，采样频率在50MPS-100MPS之间选择。
5.根据权利要求1所述的一种用于峰窝夹层结构检测的位置-幅值信号获取方法，其特征是，用于窝夹层结构检测的扫描位置座标信号P(x,y)-超声信号的幅值信号A(t)获取方法中的换能器(1)与蜂窝结构(6)蒙皮表面之间可以采用接触法或非接触法声学耦合方式，并可选择超声反射法或超声穿透法检测模式，用于不同被检测蜂窝结构(6)的超声检测时的位置信号-幅值信号的获取。
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