[发明专利]检测复合结构中的材料变化的方法以及非破坏性检查方法

说明书

本申请涉及复合材料检查，呈现一种检测复合结构中的材料变化的方法。脉冲激光束被引导朝向包括数个复合材料的复合结构。当脉冲激光束的辐射由复合结构吸收时，宽带超声信号在复合结构中形成。宽带超声信号被检测以形成数据。数据包括数个超声A‑扫描。数据被处理以识别针对数个超声A‑扫描中的每个的多个频率测量值。使用多个频率测量值显示频率图像。材料变化在频率图像中被表示。

技术领域

本公开总体涉及非破坏性检查，并且更具体地涉及在分层结构上执行非破坏性检查。更具体地，本公开涉及一种用于检测复合结构中的材料变化或其他不一致性的方法和设备。

背景技术

在制造飞机、车辆和其他结构中，通常执行用于形成这些结构的部件的检查，以确定所述部件是否将具有用于所述部件的期望性能的期望参数。此外，当飞机、车辆和其他结构在使用中时，检查结构和部件作为正常维护的一部分。

非破坏性测试通常在这些部件上执行。非破坏性测试用于评估部件的属性，而不改变在服务中使用部件的能力。

超声测试是一种非破坏性测试。超声测试通常用于在包括复合材料或由复合材料组成的飞机部件上执行检查。超声测试涉及通过测试对象(诸如飞机部件或结构)传输声波。

超声测试通常使用换能器执行。换能器被配置为发送声波至测试对象并检测对所述声波的响应。对这些声波的响应被分析以确定在测试对象中是否存在不一致性。

飞机、汽车、医疗装置和甚至衣服正在利用越来越大百分比的复合材料来设计和制造。例如，复合材料在飞机中使用以减少飞机的重量。这种减少的重量改善性能特征，诸如有效载荷能力和燃料效率等。此外，复合材料为飞机中的各种组件提供较长使用寿命。复合材料也可以减少其他项目的重量，诸如假肢、自行车、汽车、防弹衣或其他期望的产品。

复合材料可以是通过组合两个或更多个功能组分而产生的坚韧的轻重量材料。例如，复合材料可以包括在聚合物树脂基体中结合的增强纤维。复合材料中使用的树脂可以包括热塑性树脂或热固性树脂。纤维可以是单向的或者可以采取织布或织物的形式。

在制造复合结构中，复合材料层通常放置在工具上。所述层可以由片状纤维组成。这些片可以采取织物、带、丝束或其他合适形式的形式。在一些情况下，树脂可以被注入或预浸渍到片中。这些类型的片通常称为预浸料。不同的预浸料层可以以不同的取向放置，并且不同数量的层可以根据正在制造的复合结构的性能要求来使用。

不一致性可以在制造期间或在复合结构的使用期间引入至复合结构。由于组成复合材料的层的规则间距，复合材料的检查可以比一些位置或一些类型的不一致性所期望的更困难。

此外，一些不一致性可能不能通过使用常规非破坏性技术来常规地可检测。因此，期望拥有一种考虑至少一些上述问题以及其他可能问题的方法和设备。

发明内容

在一个说明性实施例中，呈现一种检测复合结构中的材料变化的方法。脉冲激光束被引导朝向包括数个复合材料的复合结构。当脉冲激光束的辐射由复合结构吸收时，宽带超声信号在复合结构中形成。宽带超声信号被检测以形成数据。数据包括数个超声A-扫描。数据被处理以识别针对数个超声A-扫描中的每个的多个频率测量值。使用多个频率测量值显示频率图像。材料变化在频率图像中被表示。

在另一说明性实施例中，呈现一种方法。脉冲激光束被引导朝向包括多个层的复合结构。当脉冲激光束的辐射由复合结构吸收时，数个宽带超声信号在复合结构中形成。宽带超声信号被检测以形成数据。数据包括用于复合结构的多个超声A-扫描。移动窗口被施加到多个超声A-扫描中的每个以形成加窗信号。针对多个超声A-扫描中的每个在加窗信号内确定频率测量值。使用频率测量值从多个超声A-扫描中的每个的A-扫描光谱移除结构信号的光谱分量。在移除结构信号的光谱分量之后，在多个超声A-扫描中的每个的A-扫描光谱上执行插值以形成插值的A-扫描光谱数据。