碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,简称CFRP)广泛应用于航空航天等领域,制造过程中难免会出现缺陷。超声无损检测技术因其操作安全、无危害、适用性强,已经成为复合材料缺陷检测的重要手段之一。然而,传统依赖于底波分析的超声衰减法存在局限性。针对这一问题,结合中央高校基本科研项目和浙江省自然科学基金项目的研究,提出了基于递归分析的碳纤维复合材料超声背散射信号处理技术,为复合材料缺陷超声检测技术提供了新的思路。具体研究工作和内容如下:(1)详细分析了碳纤维复合材料缺陷超声检测技术研究现状,对传统超声检测存在的问题和不足进行了研究,介绍了超声波在碳纤维复合材料中传播的特性以及信号成分组成,并归纳了当前碳纤维复合材料超声检测的难点和不足,引入了基于超声背散射信号分析的缺陷识别方法。(2)研究了递归分析算法,详述相空间重构方法,并对嵌入维数和时间延迟的选取方法进行了详细介绍,从宏观模式和微观模式对递归图的特征进行分析。引入了递归定量分析方法,定量地表征信号的递归特性。从非线性动力学角度,对基于递归分析的碳纤维复合材料超声检测信号处理技术进行了可行性分析。(3)将递归分析方法运用到小孔隙率碳纤维复合材料超声检测信号处理中。研究了缺陷尺寸与分布对超声检测信号递归特性的影响,实现了厚截面CFRP远表面缺陷识别以及小孔隙率CFRP局部孔隙缺陷检测。(4)基于LabVIEW和MATLAB联合开发了一套超声无损检测递归分析软件,实现了数据采集、信号处理、数据保存与查看等功能,还融合了傅里叶频谱分析、HHT包络谱分析、小波时频分析以及多尺度递归分析等信号实时处理功能。通过多种典型缺陷的超声检测实验和分析,验证了该软件系统的可靠性。