2、超聲導波檢測技術

　　導波是指由于介質邊界的存在而產生的波，在介質尺寸跟聲波波長可比的情況下，介質中的波以反射或折射的形式與邊界發(fā)生作用并多次來回反射，發(fā)生縱波與橫波間的模態(tài)轉換，形成復雜的干涉，呈現(xiàn)出了多種傳播形式，形成各種類型的導波。導波本質上還是由縱波、橫波等基本類型的超聲波以各種方式組成的。導波的主要特性包括頻散現(xiàn)象、多模式和傳播距離遠。超聲導波檢測是一種快速大范圍的初步檢測方法，一般只能對缺陷定性，而定量是近似的，對可疑部位仍需要采用其他檢測方法才能作出最終的評估。

　　由于導波檢測具有快速方便的應用特點，目前已成為超聲檢測領域研究的熱點。T.Kundu采用Lamb波掃描了復合材料的缺陷，建立了線掃描方法和缺陷成像技術。K.Maslov研究了5層纖維增強復合材料中使用漏Lamb波檢測內部缺陷的模式選擇方法，把應力和位移的變化作為是否存在缺陷的判別依據。N.Toyama研究了復合材料橫向裂紋和分層缺陷對S0模式Lamb波速度的影響。T.R.Hay分析了復合材料蜂窩結構中導波的傳播，使用GuidedUltrasonics公司生產的應力波分析儀對蜂窩板的脫粘缺陷進行了檢測。法國M.Castaings等人用Lamb波對EADS-ASTRIUM公司的高壓復合材料油箱進行健康監(jiān)測，激發(fā)了識別為A0模式的Lamb波，在傳播過程中對碳纖維環(huán)氧體復合材料的微裂紋較為敏感，試驗結果有很好的信噪比，為使用中的高壓復合材料油箱提供了無損健康監(jiān)測的可能性。M.Castaings等人還在玻璃環(huán)氧體復合材料中激發(fā)了Lamb波和SH導波，研究了不同模式下的相速度的變化，獲得的結果與理論有良好的一致性。國內如北京工業(yè)大學、同濟大學等研究機構的主要精力集中在大型板殼、管道、鐵軌等方面，其中部分產品已投入實際使用。北京航空航天大學無損檢測研究室開展了大型復合材料板殼粘接質量的超聲導波檢測技術研究，對鋁蒙皮蜂窩板的脫粘缺陷進行了導波線掃描檢測。

　　3、空氣耦合超聲檢測技術

　　傳統(tǒng)超聲無損檢測方法由于需要使用耦合劑，無法適用于某些航空航天用復合材料構件的檢測，主要原因是耦合劑會使試樣受潮或變污，且有可能滲入損傷處，這會嚴重影響構件的力學強度和穩(wěn)定性。非接觸空氣耦合超聲檢測方法是解決這個問題的可行途徑之一?？諝怦詈铣暀z測是以空氣作為耦合介質的一種非接觸超聲檢測方法，它可以實現(xiàn)真正的非接觸檢測，不存在換能器的磨損，可進行快速掃描。另外，空氣耦合超聲檢測容易實現(xiàn)縱波到橫波、板波和瑞利波等的模式轉換，而研究結果表明，在復合材料檢測中，橫波、板波和瑞利波比縱波的靈敏度高，空氣耦合超聲檢測的這一優(yōu)點有利于實現(xiàn)復合材料的檢測和材料特性的表征。目前，國外已開始將空氣耦合超聲檢測技術用于某些復合材料板的檢測，可以檢測出脫粘、脫層、氣孔、夾雜和纖維斷裂等缺陷，可以解決傳統(tǒng)液體耦合超聲檢測方法不能解決的問題。但是，空氣耦合超聲檢測的信號衰減很大，聲阻抗較高的材料很難實現(xiàn)在線檢測，必須采用特殊機制來改進，而且采用脈沖回波法進行檢測的難度較大，多數(shù)采用穿透法檢測和斜入射檢測。

　　立陶宛考納斯科技大學的Kazys等人采用斜入射同側檢測方式，研究了航空用復合材料垂直結構蜂窩板中A0模式Lamb波的板邊回波特性，由于損傷區(qū)域有很強的能量泄漏，所以可用于檢測脫粘和結構損傷等缺陷，并估計其大小。波蘭格坦斯克科技大學的Imielinska等人采用空氣耦合探頭和穿透式超聲C掃描技術對多層聚合體復合材料的沖擊損傷進行了檢測研究，與X射線檢測結果比較后表明，該方法更快、更方便、更準確，且可用于檢測一些X射線無法檢測的材料。美國愛荷華州立大學無損檢測中心的HSU和印度GE全球研究中心的Kommareddy等合作，利用壓電陶瓷空氣耦合換能器，開展了復合材料零部件的缺陷檢測和修復評價的研究工作，并研制了相應的空氣耦合超聲掃描系統(tǒng)，在飛機零部件陣地探傷中得以使用;英國倫敦大學的Berketis等人利用空氣耦合超聲檢測方法對潛艇用玻璃纖維增強型復合材料的損傷和退化進行了檢測和評價，獲得了用水耦合超聲檢測方法得不到的效果。丹麥國家實驗室的Borum與丹麥工業(yè)大學的Berggreen等人合作，利用空氣耦合超聲波，采用穿透法，對海軍艦艇用層狀疊合復合材料板進行檢測，結果顯示，該方法可以檢測出上述材料板中的脫粘。