蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的無損檢測技術(shù)
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圖4 陣列式聚焦探頭檢測結(jié)果
低頻超聲通常采用1MHz 以下具有能量高、穿透力強(qiáng)的較大晶片直徑的探頭，它可以穿透結(jié)構(gòu)全厚度，缺點是探頭直徑尺寸偏大、分辨力低、較小缺陷容易漏檢。采用低頻超聲檢測蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)時，蒙皮分層、脫粘、蜂窩芯塌陷等缺陷都會造成底波波幅突降或消失（見圖5），對缺陷的定性、定量存在一定難度。低頻超聲常用于對結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行快速篩查，以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中存在的較大尺寸的缺陷，檢測速度較高。
在結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程中或結(jié)構(gòu)可拆卸的情況下，脈沖穿透法是常用的檢測方法。脈沖穿透法通常配合機(jī)械自動掃查系統(tǒng)，極大提高了掃查速度，節(jié)省了人力。工廠車間或大型實驗室的機(jī)械自動掃查系統(tǒng)通常采用兩個同步的機(jī)械臂帶動探頭同步移動，一側(cè)探頭發(fā)射聲波，另一側(cè)探頭接收聲波，探頭與檢測件之間采用水柱耦合，檢測結(jié)果以C掃描形式顯示出來，形象直觀，見圖6。
常規(guī)的脈沖法是逐點對檢測件進(jìn)行檢測，超聲導(dǎo)波可以在材料中傳播較遠(yuǎn)的距離，實現(xiàn)了線掃描檢測，大大提高了檢測效率。導(dǎo)波檢測一般采用兩個斜探頭，發(fā)射探頭以一定的角度發(fā)射超聲波進(jìn)入蜂窩結(jié)構(gòu)。蒙皮一般比較薄，所以超聲波一部分能量被蜂窩芯吸收，一部分能量在蒙皮內(nèi)以漏蘭姆波形態(tài)向前傳播，接收探頭與發(fā)射探頭在同一直線上，接收蒙皮內(nèi)的漏蘭姆波能量。當(dāng)出現(xiàn)脫粘情況時，能量向下傳播受阻，大部分能量橫向傳播被接收探頭接收，聲波波幅較高；若蒙皮與蜂窩芯粘接完好，由于大部分能量沿蜂窩芯傳播，蒙皮內(nèi)的漏蘭姆波能量減少，接收信號較弱，聲波波幅較低[2]。
膠接檢測儀的發(fā)射- 接收模式同樣利用上述原理。發(fā)射- 接收模式使用的是雙晶、點接觸型、干耦合的超聲探頭。在該模式下，一系列的脈沖聲能由一個晶片發(fā)送至測試工件，在工件中傳播的聲波由另一個晶片接收。探頭晶片下的粘接狀態(tài)將影響在尖端間傳播的聲能，見圖7（a）。這些聲能特性通過相位和波幅的變化顯示出來。在良好的粘接狀態(tài)下，一部分聲能被檢測表面下的結(jié)構(gòu)吸收，此時信號波幅較低。在脫粘情況下，聲波在發(fā)射接收的傳播過程中幾乎不受蜂窩芯影響，此時信號波幅較高。粘接良好區(qū)域與脫粘區(qū)域的波幅比較見圖7（b）和圖7（c）。
機(jī)械阻抗法也叫聲阻法，它是通過測量結(jié)構(gòu)件被測點振動力阻抗的變化來確定是否有異常結(jié)構(gòu)的存在。機(jī)械阻抗法使用單個尖端的雙晶探頭。驅(qū)動晶片發(fā)出可聽見的聲波進(jìn)入試件。圓錐體底部接收晶片的負(fù)載受到試件剛度的影響，從粘接良好的區(qū)域到脫粘區(qū)域，負(fù)載由高到低變化，接收晶片的負(fù)載將影響信號的波幅及相位，見圖8（a）。缺陷區(qū)域的剛度取決與脫粘的尺寸和厚度。該模式下，無需耦合劑，接觸面積小，尤其適用于不規(guī)則的或彎曲的表面。檢測中當(dāng)探頭位于正常結(jié)構(gòu)區(qū)時，漂點位于屏幕十字交叉線的中心；而當(dāng)探頭處于脫粘缺陷區(qū)時，漂點飛離十字交叉線的中心，越過圓形閘門，見圖8（b）、圖8（c）。
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