一种热障涂层结构高频超声成像表征方法

摘要

本发明公开了一种热障涂层结构高频超声成像表征方法，采用高频超声脉冲水浸检测法检测涂层结构信息，通过100MHz的高频超声激励信号对带涂层叶片进行B扫描，然后将接收到的高频检测信号进行卷积滤波、涂层界面反射分离和反射波包重建等处理方法实现对涂层结构的成像，最后根据成像图对各涂层结构状态进行分析和识别，实现涂层结构质量状况的表征。这种数据处理与表征方法还适用于其他多层异质薄层和复合材料结构检测，具有重要的实际应用价值。

主权项

一种热障涂层结构的高频超声成像表征方法，利用超声扫描显微镜检测系统进行检测，检测频率为100MHz，检测的热障涂层为双层结构，由等离子喷涂法制作而成，表面陶瓷层厚约为150μm，中间粘接层厚约为50μm，基体的厚度为4.8mm；该方法不破坏涂层的完整性检测到其内部的两薄层结构，将不透光涂层的内部结构进行高频超声成像，通过成像图表征涂层质量状况，其特征在于具体方法为：（1）利用超声扫描显微镜的水浸B扫描检测获取100MHz频率激励信号检测的原始数据，步进为40μm，在10mm长度上获得250个点的检测信号；（2）设计中心频率为100MHz的窄带调制信号，根据卷积滤波原理，通过该调制信号与原检测信号卷积将检测信号频率限制在调制信号频带内，实现检测信号的带通滤波，去除或抑制非激励信号频带内的随机噪声；（3）以窄带调制信号为母波包，依据超声检测原理建立检测信号数学模型，通过匹配追踪分解方法，将混叠在一起的水/涂层界面和陶瓷层/粘接层界面以及粘接层/基体界面回波信号逐一分离出来，找出各界面回波的位置和幅度；（4）由于分离出来的波包都有数个周期，直接将分解波包叠加成像必然造成再次混叠，因此根据涂层厚度和声速，采用一窄脉冲替换波包信号进行叠加，重建检测信号并成像，最后根据涂层结构成像图，实现对涂层质量状况的表征。