【摘 要】
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针对目前层叠结构、大深度探测的广泛应用,对其进行质量检测越来越重要,通常采用高频超声检测方式。但对于非连续阻抗结构,例如由高阻抗到低阻抗的层叠结构,传统的高频超声检测中超声波几乎无法透过高阻抗界面进入到低阻抗介质中,而探究这种层叠结构的内部情况又非常重要。为此,本文提出选用低频超声进行检测的方法。为探究低频超声在高阻抗到低阻抗的层叠结构中的传播规律,采用有限差分求解波动方程的方法,对低频超声在非连
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针对目前层叠结构、大深度探测的广泛应用,对其进行质量检测越来越重要,通常采用高频超声检测方式。但对于非连续阻抗结构,例如由高阻抗到低阻抗的层叠结构,传统的高频超声检测中超声波几乎无法透过高阻抗界面进入到低阻抗介质中,而探究这种层叠结构的内部情况又非常重要。为此,本文提出选用低频超声进行检测的方法。为探究低频超声在高阻抗到低阻抗的层叠结构中的传播规律,采用有限差分求解波动方程的方法,对低频超声在非连续阻抗结构中的传播特性进行仿真研究。首先,分析零相位激励和多相位激励两种不同的激励模式下,层叠结构中上层厚度从0到40mm变化时,两种激励模式对低频超声检测的影响,结合低频超声存在严重“拖尾”现象,得出多相位激励模式更符合低频超声检测需求。其次,仿真分析2MHz及其以下频率的超声波在层叠结构中的传播,得出50k Hz到100k Hz之间的超声信号最适用于层叠结构中的超声检测,为实际探头选型提供依据,并得到信号能量与激励频率之间呈幂函数形式衰减,且衰减关系式为y=3.55e10x-6.11,拟合系数R~2=0.9968。然后,研究激励频率一定时,层叠结构的厚度变化与透射信号能量之间的关系,得出用50kHz的低频超声进行仿真时,能量与模型厚度之间基本满足y=-0.00113x+0.7831的线性关系,由此确定采用脉冲透射法能够检测的最大厚度。最后,对低频超声传播特性进行实际应用,提出“一发两收”的低频超声测厚工艺,解决测厚精度不高问题,为低频超声高精度测厚提供理论依据。
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