本发明专利技术涉及超声无损检测技术领域，尤其涉及一种复合超声无损检测系统及检测方法，包括：集成检测器、第一信号处理模块、第二信号处理模块、混频处理模块；集成检测器对待测材料表面检测获得超声检测信号和电磁超声检测信号；第一信号处理模块对超声检测信号预处理获得超声检测信号的数字信号；第二信号处理模块对电磁超声检测信号预处理获得电磁超声检测信号的数字信号；混频处理模块对超声检测信号、电磁超声检测信号的数字信号混频处理，获得合成检测信号，基于合成检测信号对铝基复合材料内部损伤进行评估。本发明专利技术将超声和电磁超声检测信号经混频处理，克服了对小尺寸和具有空腔结构的结构检测精度差的问题，提高了灵敏度和分辨率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声无损检测，尤其涉及一种铝基复合材料的无损检测系统和检测方法。
技术介绍
1、铝基复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成，较传统材料，具有轻质、高刚、耐腐蚀等诸多优点，在航空、航天、汽车等领域展现了广阔的应用前景。然而，在铝基复合材料制备及其服役过程中会产生一些缺陷，如脱粘、夹杂、孔洞、疏松和裂纹等缺陷。为保证材料制备及使用过程中的安全性，各类无损检测被用于铝基复合材料的检测。
2、现有技术中，超声波无损检测是常用的检测方法，一方面，超声波检测中常用的激励脉冲信号，如单脉冲、尖脉冲或正弦、余弦波脉冲，具有较差的穿透能力，无法穿透具有高声衰减的铝基复合材料，导致缺陷漏检的严重后果；另一方面，超声波检测可以使用穿透能力更强的脉冲信号达到精准检测内部缺陷，但由于超声波固有特性决定其对粗糙、形状不规则、小、薄材料及空腔结构难以检测；超声波对尺寸在其波长附近物体检测容易发生声波衍射，空腔结构中空气也会对超声波传播和检测产生干扰。综上，现有技术需要一种对小尺寸和具有空腔结构的铝基复合材料实现精准检测装置和检测方法。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种铝基复合材料的无损检测系统和检测方法，用以解决现有技术问题中超声波无损检测对小尺寸和具有空腔结构的铝基复合材料检测困难、准确度差问题中的至少一个。
2、本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
3、一种铝基复合材料复合超声无损检测系统，包括：</p>4、集成检测器、第一信号处理模块、第二信号处理模块、混频处理模块；
5、所述集成检测器对待测材料表面检测获得超声检测信号和电磁超声检测信号；
6、所述第一信号处理模块对超声检测信号预处理获得超声检测信号的数字信号；
7、所述第二信号处理模块对电磁超声检测信号预处理获得电磁超声检测信号的数字信号；
8、所述混频处理模块对超声检测信号、电磁超声检测信号的数字信号混频处理，获得具有两种信号特征的合成检测信号，基于合成检测信号对铝基复合材料内部损伤进行评估。
9、优选地，所述集成检测器设有波形发生器、检测线圈及信号接收装置；
10、所述波形发生器能够向被检测对象发射超声波；
11、所述检测线圈能产生动态交变磁场，动态交变磁场在被检测对象中产生洛伦兹力/磁致伸缩力并形成超声波；
12、所述信号接收装置能够接收超声检测信号和电磁超声检测信号。
13、优选地，所述信号接收装置设有一个，同时接收超声检测信号和电磁超声检测信号。
14、优选地，所述第一信号处理模块包括以电路单向顺次连通的第一放大器、第一相敏检波器、第一滤波器和第一模数转化器；
15、所述第二信号处理模块包括以电路单向顺次连通的第二放大器、第二相敏检波器、第二滤波器和第二模数转化器；
16、所述第一放大器用于对超声检测信号的放大，第二放大器用于对电磁超声检测信号的放大；
17、所述第一滤波器用于对解调处理后的超声检测信号进一步去除杂波保留特定频率的模拟信号，第二滤波器用于对电磁超声检测信号进一步去除杂波保留特定频率的模拟信号；
18、所述第一相敏检波器用于对放大后的超声检测信号的解调处理，第二相敏检波器用于电磁超声检测信号的解调处理，解调处理能够从模拟信号中提取特定频率的模拟信号；
19、所述第一模数转化器用于超声检测信号由模拟信号向数字信号转化，第二模数转化器用于电磁超声检测信号由模拟信号向数字信号转化。
20、优选地，所述特定频率的模拟信号为包含有声阻抗变化、传播速度变化的相位和幅度特征的信号。
21、优选地，所述混频处理模块包括第一电子滤波器、第二电子滤波器、第一相位调制单元、第二相位调制单元和混频器；所述第一电子滤波器、第一相位调制单元、混频器通过电路单向连通，所述第二电子滤波器、第二相位调制单元、混频器通过电路单向连通。
22、优选地，所述第一电子滤波器为带通滤波器，第二电子滤波器为自适应滤波器。
23、优选地，所述第一相位调制单元、第二相位调制单元还连接有适应性控制单元，所述适应性控制单元能够通过适应性控制实现根据环境变化和信号特性的变化进行实时调整。
24、优选地，所述混频器设有混频计算模块，能够对两种检测信号混频计算，输出的合成检测信号z(f)满足：
25、
26、其中，a1、a2分别为超声检测信号和电磁超声检测信号的振幅；f1、f2分别为超声检测信号和电磁超声检测信号的频率，t为时间，u为乘法运算变量。
27、一种铝基复合材料复合超声无损检测方法，所使用上述检测系统。
28、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
29、(1)本专利技术将超声和电磁超声检测信号经模数转换和混频处理后，获得合成检测信号，使得显示器显示信息中同时包含了超声和电磁超声检测信号带来的特征信息，因而可以克服传统超声检测对小尺寸和具有空腔结构的结构检测精度差的问题；同时较单纯电磁超声检测大大改善了因换能效率低导致的对待检测区域的灵敏度和分辨率较低的缺陷。
30、(2)本专利技术的混频公式相对常规混频公式有以下优点：一方面，混频公式同时包含了a1sin(2πf1t)(超声检测信号)和a2sin(2πf2(t-u)(电磁超声检测信号)的函数表达式，可以反映超声检测信号和电磁超声检测信号的强度随时间t变化规律；另一方面，通过关于积分将超声检测信号和电磁超声检测信号的公式混频，而不是简单的加和，可以有效消减两种信号因为振幅和频率差别较大导致的重要检测信息显示不突出，造成遗漏，同时提高了重要检测特征的分辨率、信噪比和检测准确率。
31、(3)本专利技术采用多频混频将超声检测信号和电磁超声检测信号特征复合，获得一种包含两种检测信息的合成信号，相对现有技术单纯超声检测信号，可以包含空腔结构和小尺寸结构(如小于2mm)的特征信息，便于对空腔结构和小尺寸结构状态进一步分析和处理，极大改善了现有技术对空腔结构和小尺寸结构难以检测和分析的缺陷。
32、(4)本专利技术采用混频处理后，在一个显示器上综合显示包含超声和电磁超声两种检测信号的特征：一方面，可以基于两种检测信号各自的优势，对小型件、空腔结构件的表面和内部实现全面的检测，减少漏检率、提高灵敏度；另一方面，对两种检测信号均可以检测的区域，可以相互印证，排出干扰带来的误差，提高准确度。
33、(5)本专利技术对超声检测信号的数字信号和电磁超声检测信号的数字信号分别选择不同的数字滤波器，一方面，可在复杂的信号中提取或去除特定频率成分，提供高度可控的滤波效果，有助于分离不同的信号源，减少两种检测信号相互干扰；另一方面，可以改善小尺寸结构和空腔结构对超声检测信号的干扰，并减少电磁超声检测受到的干扰，提高其检测准确度和灵敏度；除此之外，数字本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种铝基复合材料复合超声无损检测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述集成检测器设有波形发生器、检测线圈及信号接收装置；
3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述信号接收装置设有一个，同时接收超声检测信号和电磁超声检测信号。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第一信号处理模块包括以电路单向顺次连通的第一放大器、第一相敏检波器、第一滤波器和第一模数转化器；
5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述特定频率的模拟信号为包含有声阻抗变化、传播速度变化的相位和幅度特征的信号。
6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述混频处理模块包括第一电子滤波器、第二电子滤波器、第一相位调制单元、第二相位调制单元和混频器；所述第一电子滤波器、第一相位调制单元、混频器通过电路单向连通，所述第二电子滤波器、第二相位调制单元、混频器通过电路单向连通。
7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述第一电子滤波器为带通滤波器，第二电子滤波器为自适应滤波器。
8.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述第一相位调制单元、第二相位调制单元还连接有适应性控制单元，所述适应性控制单元能够通过适应性控制实现根据环境变化和信号特性的变化进行实时调整。
9.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述混频器设有混频计算模块，能够对两种检测信号混频计算，输出的合成检测信号Z(f)满足：
10.一种铝基复合材料复合超声无损检测方法，其特征在于，所使用权利要求1-9任一项所述检测系统。
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【技术特征摘要】
1.一种铝基复合材料复合超声无损检测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述集成检测器设有波形发生器、检测线圈及信号接收装置；
3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述信号接收装置设有一个，同时接收超声检测信号和电磁超声检测信号。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第一信号处理模块包括以电路单向顺次连通的第一放大器、第一相敏检波器、第一滤波器和第一模数转化器；
5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述特定频率的模拟信号为包含有声阻抗变化、传播速度变化的相位和幅度特征的信号。
6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述混频处理模块包括第一电子滤波器、第二电子滤波器、第一相位调制单元、第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，程爽爽，顾晓春，刘钊，李婷，张祥林，全军，刘英智，王昭，毕荣荣，丁国智，左睿，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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