1.背景
復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點，克服單一材料的缺陷，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代金屬合金等材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、高鐵等領(lǐng)域。
在波音787和A350客機(jī)上，50%以上的部件由復(fù)合材料制成

而對于復(fù)合材料的檢測，尤其是在役的飛機(jī)復(fù)合材料檢測仍然是檢測的難點和重點。其中尤其以蜂窩結(jié)構(gòu)和泡沫夾心結(jié)構(gòu)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料檢測為復(fù)雜。
蜂窩結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料是一種夾層結(jié)構(gòu)，其夾芯層由一系列六邊形、四邊形或其他形狀的形似蜂窩的孔格組成，并在夾芯層的上下兩面膠接（或釬焊）上較薄的面板/蒙皮。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是復(fù)合材料的一種特殊類型。由于這種輕型結(jié)構(gòu)材料具有比強(qiáng)度、比剛度、抗疲勞性能、表面平整光滑等特點，已在航天領(lǐng)域得到較為廣泛地應(yīng)用 。
在層壓碳皮之間的帶有蜂窩夾芯（NOMEX等）的復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)中，撞擊結(jié)果會表現(xiàn)為不同類型的損傷。在飛機(jī)遭到撞擊后，可能會出現(xiàn)以下缺陷：

A型：平行于表面的外部CFRP蒙皮的多層材料之間出現(xiàn)分層缺陷

B型：外側(cè)蒙皮與蜂窩芯之間的脫粘缺陷

C型：平行于檢測表面的蜂窩芯出現(xiàn)裂紋

D型：平行區(qū)域的蜂窩芯被碾碎

E型：內(nèi)側(cè)蒙皮與蜂窩芯之間的脫粘缺陷

F型：蜂窩芯中有流體侵入




 

2.低頻超聲原理
一發(fā)一收模式用于檢測帶有蜂窩結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，使用一個雙晶、點接觸、干耦合超聲探頭。激發(fā)單元將聲能傳送到工件內(nèi)，然后，接收單元再接收從表面?zhèn)鞑セ貋淼穆暷?。在粘接完好的條件下，部分聲能由于蜂窩結(jié)構(gòu)的吸收而產(chǎn)生衰減。當(dāng)探頭被放置在脫粘區(qū)域上時，傳播到接收單元的聲能會變得很大，并會引起波幅的變化

 

這項技術(shù)近得到了優(yōu)化調(diào)整，可以可靠地探測到位于40毫米厚的蜂窩結(jié)構(gòu)以下遠(yuǎn)端的（面積為25毫米 × 25毫米）脫粘缺陷，如：E型缺陷。針對困難且費時的空中客車（Airbus）飛機(jī)的檢測，一種新式差分高電壓探頭出現(xiàn)在空中客車的維護(hù)公告中，并記載著使用這種探頭檢測所獲得的非同尋常的結(jié)果。
一收一發(fā)檢測模式包括三種檢測方法：射頻法、脈沖法和掃頻法。
不同方法的頻率范圍如下：1 kHz ～ 50 kHz（射頻，脈沖）或1 kHz ～ 100 kHz（掃頻）