干耦合超声Lamb波信号检测实验系统分析

干耦合超声检测方法由于无需在待检测材料表面涂抹水或油等液体耦合剂，操作方便，移动灵活，适用于固体火箭发动机壳体、飞机机翼等一些对结构完整性要求较高且需要长期使用或贮存的部件。当利用干耦合方法对复合材料平板结构进行检测时，激发出的Lamb波携带有大量结构或缺陷的信息，如缺陷的类型、大小、位置等，采用合理的分析方法提取出信号中的有用信息，就能对材料中的损伤做出评估。

干耦合Lamb波信号分析：

干耦合超声检测实验系统：信号发生器、功率放大器、示波器、干耦合超声波探头，其中干耦合探头的压电振子采用三叠片形式，上下两层为两片沿厚度方向极化的压电陶瓷圆片，作为压电振子的驱动材料，中间一层为金属片，其直径略大于压电陶瓷圆片，用于支撑和进行电路连接；

利用信号发生器产生频率为100KHz的正弦信号作为激励信号，经功率放大器放大后输出电压40Vpp，输出阻抗为低阻50Ω，检测时，将一对干耦合探头置于缺陷的两端，间距不变，并通过质量块加压固定，依次在10mm及30mm缺陷区域采集Lamb波检测信号，传统的超声波检测中，通常根据不同状态下时域信号幅值的差异来判断缺陷的存在与否，但从下图中可以看出，两个信号幅值相近，简单的根据幅值变化无法区分出缺陷大小。检测到的Lamb波均含有多种波包，且形状、数量不同，且不同程度的混叠在一起，需要对它的模态进行分解。

不同区域的检测信号

利用EWT方法分别对10mm及30mm的缺陷信号进行处理，其每个滤波器支撑的频段边界如图所示：

根据自适应频谱分割方法，EWT变换结果如图所示：

编辑：hfy