Page 165 - 《应用声学》2020年第2期

第 39 卷 第 2 期 孟翔震等： 基于空耦超声 Lamb 波的金属板状结构内部缺陷检测方法 323

图 16 分别是利用压电片接收信号和空耦探头 后有伪像产生，空耦探头调整接收角度可以接收单
接收信号的成像效果，图中黑色圆圈表示缺陷实际 一模态的Lamb波信号，成像后无伪像产生。
位置。如图 17 所示，压电片检测成像的缺陷中心位 以上实验结果表明，在 200 kHz 压电片单侧激
置坐标为(292 mm, 292 mm)，距实际缺陷中心位置 励下，压电片传感器会同时接收到 A0 和 S0 两种模
误差为 11.3 mm。如图 18 所示，空耦探头检测成像 态的 Lamb 波，较强能量的 S0 模态信号对缺陷的定
的缺陷中心位置坐标为(302 mm, 297 mm)，距实际 位具有较大干扰，并且会导致伪像的产生。空耦探
缺陷中心位置误差为 3.6 mm。以上结果表明，空耦 头通过调整信号接收角度可只接收 A0 模态 Lamb
超声检测的成像精度远大于压电片检测的成像精 波，使得空耦检测方法比压电片检测方法的成像精
度，压电片检测受到 S0 模态 Lamb 波的影响，成像 度高，而且没有伪像产生。

S0വগळᡑᄊࣰ੸ηՂ CD'
CD
BD BD'
ॆʷӑࣨϙ BC ॆʷӑࣨϙ BC'

AD'
AD
AC AC'
AB AB'

0 50 100 150 200 250 300 0 100 200 300 400
௑ᫎ/µs ௑ᫎ/µs
(a) ԍႃྟଌஆηՂ௑۫ڏ (b) ቇᏹଊ݀ଌஆηՂ௑۫ڏ
图 15 缺陷散射信号时域图
Fig. 15 Time-domain diagram of defected scattering signal
0.5  0.5 

0.4 0.4
D D
0.3 C 0.3 C
y/m y/m
0.2 0.2
A B A B
0.1 0.1
0  0 
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
x/m x/m
(a) ԍႃྟೝ฾ੇϸ (b) ቇᏹଊ݀ೝ฾ੇϸ
图 16 缺陷检测成像
Fig. 16 Defect detection imaging
1.0 1.0

0.8 x=292 mm 0.8 y=292 mm
ॆʷӑࣨϙ 0.6 ॆʷӑࣨϙ 0.6

0.4
0.4
y=244 mm
0.2 0.2
0 0
0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500
x/mm y/mm
(a) xவՔ੕᭧ (b) yவՔ੕᭧
图 17 压电片检测成像缺陷处截面
Fig. 17 The section of the imaging defect detected by piezoelectric plate