超声波板波技术在胶接件检测中的应用

超声波检测也是胶接件无损检测应用很广的技术之一。其优点是技术成熟，设备费用不高，胶接件的厚度和不连续性的深度对检测结果影响不大。超声波检测技术通常采用的频率范围为1～10MHz，以“穿透传输”或“脉冲回波”方式工作，超声波换能器的设置见图14.4-3，超声波检测技术见表14.4-7。

超声波检测方法中声波的传输常受到由薄板和胶层厚度引起的干扰而影响检测结果。频谱分析虽能解决这一问题，但由于它不是实时的，目前尚不能在生产中广泛应用；成像技术由于设备过于复杂，也还没有在生产实际中得到常规应用。近年来，发展了宽带、窄脉冲、高阻尼冲击波探头（如脉冲持续时间为0.05～0.2μs的冲击波探头）和先进的信号处理系统，较好地解决了干扰问题。从而，可用超声波回波法测量如表14.2-1所列的胶缝过厚的缺陷。

随着微型计算机技术的迅速发展，20世纪90年代开始，国外即有适于大型飞机和导弹检测的各种型号的自动跟踪扫查器与配套的实时A、B、C显示仪器面世。在国内，北京航空制造工程研究所也在20世纪90年代中期研制成功了实时超声波成像复杂型面跟踪及多微机控制技术。从而，使国内外的飞机制造公司在机翼、机身、导弹壳体等大型胶接件的检测中纷纷采用了自动跟踪扫查实时C显示超声波成像技术。

表14.4-7 超声波检测技术

另外，超声波板波技术的开发，也开拓了超声波在胶接件检测中的应用。北京航空技术研究中心研制了利用低频超声波板波检测雷达罩胶接件的技术。该技术是用发射晶片在雷达罩表面注入一低频超声波信号，并在距离发射晶片固定距离处用一接收晶片（两晶片封装在同一盒中，形成固定距离的收/发探头，BondMaster即具有此功能）接收被检测件产生的信号，并对其分析处理获取有关信息（见图14.4-4）。文献分析，由于采用表面激励方式，激励方向与板平面垂直，因此，在被检测板材中形成以零阶弯曲波为主的板波。(www.xing528.com)

图14.4-4 利用低频超声波板波检测雷达罩胶接件原理（板中主要形成零阶弯曲波）

耿荣生等人的文献中是采用扫频激励。扫频后得到一系列扫查点，在显示器上形成幅度-相位扫查图形，也即被检胶接件的扫查响应。根据扫查图形就可以确定被检件是否有缺陷。当出现脱胶等缺陷时，等效被检测的“板”变薄，能量集中，接收探头收到的超声波能量变大，显示屏上的扫查图形也随之变大；相反，当粘接质量良好时，板的厚度较大，能量扩散到较大区域，同时，板中产生的波的模式也有可能增加，导致能量的进一步扩散，这样，接收探头收到的超声波能量就会减小。获得的扫查图形经标定后，即可用于雷达罩的粘接质量检测。

相关文献报道，用研制的检测仪分别在20cm×30cm的铝蒙皮-铝蜂窝芯、碳纤维蒙皮-纸蜂窝芯和玻璃纤维蒙皮-纸蜂窝芯三种不同复合材料粘接试件上进行试验，取得了令人满意的结果。测试使用的参数为：扫频范围20～40kHz，脉冲正弦波有11个完整周期，激励电压峰-峰值为20V，系统增益为32dB。