复合材料空气耦合超声检测技术.pdf

　复合材料空气耦合超声检测技术　　２０１５年１２月　复合材料空气耦合超声检测技术　　　　　　张斌，何梅洪，杨涛　　　　（天津工业大学机械工程学院，天津３００３８７）　摘要：空气耦合式超声检测具有完全非接触、非侵入、无损伤的特点，能够更好地运用于传统超声检测难以适应的情形，　具有极为广阔的发展前景。本文就近年来空气耦合超声检测技术的研究现状进行了系统综述，简明扼要地分析和介绍了当前　　空气耦合超声检测的研究热点及进展，重点介绍了压电类换能器的研究现状和目前应用较成功的信号处理技术。最后，展望　了空气耦合超声检测的发展趋势和应用前景。　　　　　　　关键词：空气耦合；换能器；信号处理；超声检测　　中图分类号：ＴＢ３３２　　文献标识码：Ａ　——　文章编号：１００３０９９９（２０１５）１２一ｏ０９４０６　传统的超声检测方法需要使用水、油类等作为　　检测的耦合剂，传统的耦合剂会使复合材料试件受　　　潮或变污，甚至会沿缺陷渗入试件内部，影响试件的　力学性能和机械性能等，因此，传统的超声检测技术　已不再适用于陶瓷、蜂窝夹芯、泡沫夹芯等多孔渗水　类复合材料。非接触空气耦合超声检测的出现很好　　地填补了这方面的缺憾，以空气作为检测耦合剂的　　　空气耦合超声检测，能够很好地摆脱材料和环境的　　　　限制，实现完全非接触的超声检测，对气孑Ｌ、分层、疏　松、脱胶、纤维断裂等缺陷和损伤的检测也能取得较　　　好的检测效果，尤其是能够实现快速在线扫查这一　　特点，将使空气耦合超声检测在未来的无损检测领　域中将有着更为广泛的应用¨　］。　　研究中的提升空气耦合超声检测水平的方向与　手段有多种，但是随着空气耦合理论研究的深入、空　气耦合换能器的进步创新以及超声信号处理技术的　　不断进步与完善，当前空气耦合超声检测的研究热　点主要集中在新型空气换能器的研发和信号处理技　　　　　术上。近年来成功应用的换能器，按其工作原理　　　　　　可以分为两种：压电类空气换能器（窄带）、电容式　　　　　空气换能器（宽带）。压电类换能器具有更大的超　声信号输出功率，目前应用比较广泛，尤其是在空气　　　　　　耦合式换能器商品化产品中拥有极高的市场占有　　率，而电容式换能器对实际工作环境的要求非常苛　刻，目前主要处于实验室应用和研发阶段¨　ｊ，故本文　　将重点介绍目前重点研究的几种压电类空气耦合式　　　收稿日期：　　基金项目：　　作者简介：　　通讯作者：　换能器和超声信号处理技术的研究进展。最后，还　对空气耦合式超声检测技术的发展方向和市场前景　　进行了展望。　　１空气耦合式换能器的研究　高信噪比的回波信号是空气耦合超声检测所追　　　求的目标，换能器匹配层材料与空气之间巨大的声　　　　阻抗差值，导致空气耦合式超声换能器的工作效率　　　　低下、收发信号频率过度密集、脉冲余振过长，致使　空气耦合超声检测不能获得如传统超声检测那样符　　合检测要求的高的灵敏度、信噪比、分辨率和成像质　　量。当前非接触空气耦合式超声换能器的研究热点　主要集中于新型换能器研制，想借此来降低换能器　匹配层巨大的声阻抗，大幅提升空气耦合超声检测　　　的检测信噪比。当前重点研制的空耦超声换能器有　　　　　如下几类：压电复合空耦换能器、ＰＶＤＦ压电薄膜空　　　耦换能器、１／４波长匹配层空耦换能器等ｊ。　　　　　１．１压电复合空耦换能器一　　种新型的由高分子聚合物与压电陶瓷合成的　　　　　复合材料，对比传统的压电陶瓷制压电元件而言，可　　　以更加有效地降低压电元件的声阻抗，是当前空气　　耦合式换能器研究领域的研究热点，目前压电复合　　　　　　材料大多数是如图１所示的１．３结构，这种结构可　　以大大降低压电元件的声阻抗，从而取得与空气这　　　　种耦合剂更好的匹配效果。西班牙ＣＳＩＣ声学研　　究所研制的一种新材料厚度模式谐振器，采用高分　２０１５．．０７．．２９　　　国家自然科学基金（１１３７２２２０）　　张斌（１９９４－），男，主要从事复合材料超声检测、机电一体化技术方面的研究。　　　　　　杨涛（１９７０－），男，博士，教授，主要从事纺织复合材料成型技术与装备、机电一体化技术方面的研究。÷　　　ｕ霉　：“　　ＦＲｐ／　　复合材料空气耦合超声检测技术　　２０１５年１２月●　●　　　　　：．｛蔫　　　一ｌＩ　‘　　卅ｌＩＩｌ・　　８－・；一　　ｔｉｔＩ．　多　，，　　　　图４ＰＶＤＦ薄膜层叠结构　　　　　　Ｆｉｇ．４ＰＶＤＦｍｅｍｂｒａｎｅｌａｍｉｎａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　　　　　１．３１／４波长匹配层空耦换能器　有时为了降低能量的损耗率，压电类空气耦合　　　式换能器大多选取增加匹配层的办法，通常采用的　　　　　　　是Ａ／４厚度的匹配层。ＦｒｉｃｋｅＪ设想选用Ａ／４厚　　　　　的硅气凝胶作为压电陶瓷与空气的声阻耦合材料，　　　　所选硅气凝胶的声阻抗值在１０３～１０７Ｍｒａｌ之间，并　通过实验测量不同密度梯度硅气凝胶对超声声强增　　益的影响，实验结果显示，空气耦合超声检测系统耦　　　合特性最优时的硅气凝胶密度约为３００ｋｇ／ｍ，此时　　　的超声声强可以增大３０ｄＢ以上，在空气耦合超声检　　测时能够获得更高的检测信噪比。西班牙ＣＳＩＣ声　学研究所的Ｇ６ｍｅｚ等通过研究多种材料后的对比分　　　析，提出了聚醚砜和尼龙这两种相对理想的匹配层　　　材料，较好地解决了匹配层材料的挑选难题，并设计　　出了测量该类薄膜声学特性的实验，而且率先分析　　　了该类材料衰减系数与频率变化之间的关系。Ｍｉ．ｎｏｒ　ａＴ等¨　　　　　在Ａ／４匹配层原理的基础上设计了一　　　　　种全新的匹配层组合模式的超声换能器，结构如图　５所示，在换能器和传播介质之间插入一个小小的　空气空间，调整空气空间和插入的结构的反射率，使　　　换能器阻抗与耦合剂阻抗匹配，实验发现，换能器频　　　　率约为４０ｋＨｚ时，声压增益大约可达１０ｄＢ，且在离　　　　　　换能器表面约０．１ｍｍ处放置一层１２１ａ，ｍ的聚乙烯　　　（ＰＥ）薄膜时，声压增益为９．５ｄＢ。　金属　　图５带有空气层结构的超声换能器　　　　　　　　Ｆｉｇ．５Ｕｈｒａｓｏｎｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｗｉｔｈａｉｒｌａｙｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　　腿嘲灞噼　　　在实际应用中，提升空气耦合超声检测系统回　波信噪比的主要手段，除了设计开发出更适合空气　　耦合超声检测的换能器之外，还要能够选用超低噪　　　声前置放大器放大接收信号、选择适宜的超声信号　　　处理技术提高回波信噪比等。研制出更适合空　　气耦合超声检测系统的空气换能器，能够迅速大幅　提升空气耦合超声检测的回波信噪比，但是在实际　应用中选取适宜的超声信号处理技术却是最合理和　　　管用的手段。　　２空气耦合超声检测信号处理技术的研究　在空气耦合复合材料超声检测系统中，信号处　理技术是它的关键环节。随着计算机技术和信号分　　　　析技术的快速进步，空气耦合超声检测中的信号处　　　　理技术获得了很好的发展。在实际检测环境下，空　气耦合超声检测信噪比较低，信号脉冲余振过长、能　量损耗大，可以通过选用适宜的信号处理技术来增　大接收回波的信噪比。　　　相敏检波具有获取调制信号的幅值、甄选调制　信号的相位的优点，利用相敏检波技术，即使在信噪　比较差的环境中也能较准确地获取回波信号的幅值　和相位信息，以此来更好地呈现和表征试件内部损伤情况¨引。魏东等¨　　　在传统超声Ｃ扫描的基础上　　　　进行创新试验，设计了相敏检波空气耦合超声Ｃ扫　　　描检测系统，结构如图６所示，对１４层仅３ｍｍ厚的　　碳纤维增强复合材料板进行空气耦合超声ｃ扫描检　　　　测，实验结果显示，换能器经过相敏检波处理后，经　　脉冲压缩后的超声ｃ扫描图像信噪比较压缩前提高　　　了６．３ｄＢ，这说明相敏检波技术有助于提升空耦超　　声检测系统检测信噪比和成像质量。　　　图６相敏检波超声Ｃ扫描检测结构　　　　　　　　Ｆｉｇ．６ＰｈａｓｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃＣ　　　ｓｃａｎｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　　２０１５年第ｌ２期　　　　　　　玻璃钢／复合材料　９７　　　　针对空气耦合式超声检测信噪比差、能量损耗　　　　高等问题，周正干等＿】在雷达系统相位编码脉冲压　　　　　缩技术的原理上，对玻璃纤维复合材料（ＧｌａｓｓＦｉｂｅｒ　　　　ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｏｌｙｍｅｒ，简称ＧＦＲＰ）试样进行了空耦超　　　　　　　声Ｃ扫描检测试验，研究比较了各种巴克码信号、带　　　宽和载波周期数与脉冲压缩效果之间的关系，并将　用相位编码脉冲压缩和单频正弦信号两种方法处理　　后获得的空耦检测回波信噪比、超声ｃ扫描缺陷定　　　　量精度进行比较，检测结果显示，当选择换能器中心　　　频率作为１３位巴克码信号带宽时，用单频正弦方法　　获得的超声信号信噪比与经过相位编码脉冲压缩后　　　的相比降低了１２．４ｄＢ，相位编码脉冲压缩方法能够　使试样损伤边缘的成像质量更高，而且其超声定量　　精度与单频正弦信号相比提高了１２％，选用相位编　码脉冲压缩技术能够有效地提升空气耦合超声检测　系统的接收信号信噪比。　由于复合材料复杂的制造加工工艺，致使复合　材料超声发射信号极为繁杂，因此信号处理结果的　　好坏直接关系到超声检测结果的有效性和可靠性。　在传统信号处理技术的基础上，小波分析、神经网络—　分析、ＷｉｇｎｅｒＶｉｌｌｅ分布、Ｇａｂｏｒ变换等方法也被应用　于信号处理中。小波变换是目前复合材料超声检测　　　　信号处理中应用最广泛和最有效的方法，但小波变　　　换是基于傅里叶变换而产生的，无法摆脱傅里叶分　　析的局限性¨　　　　　　。由美籍华裔物理学家Ｎ．Ｅ．Ｈｕａｎｇ　　　　提出的ＨＨＴ（Ｈｉｌｂｅｒｔ．ｈｕａｎｇ）变换技术，非常巧妙地　解决了非线性非平稳信号瞬时频率悖论的难题，该　方法提高了非线性非平稳信号瞬时频率的时频分析　　—　　　的准确性与科学性１６］。ＨｉｌｂｅｒｔＨｕａｎｇ变换时频分　　　　析方法是目前一种比较高效、准确的信号处理方法，　对复合材料超声检测过程中的缺陷回波信号应用　　ＨＨＴ进行分析处理，获得的缺陷回波的经验模态分　　　解结果，能够直观地揭示原始信号的本质，为信号处　理研究提供了一种非常有效的技术手段。西北工业　　　　大学振动工程研究所＿ｌ设计了一种结构微损伤无　　　　损探伤的时域方法，运用ＨＨＴ变换技术，在研究复　　合材料机翼盒段结构的损伤振动检测方面取得了令　　　人满意的成果，在研究悬臂机体盒段结构的损伤振　　　动超声检测试验中，在采用轴对称信号扩展法很好　　　　　地解决经验模态分解过程中的端点效应后，运用经　验模态分解技术分离完整与缺陷两部分盒段在方波　　　　　激励下的动力响应信号，得到了一系列固有模态函　　　　　　数ＭＦ分量，分别算出了各阶ＭＦ分量对应的瞬时频　率，挑选出所需的结构损伤信息（瞬时频率改变量）　　作为损伤表征参数，试验结果表明，将其作为损伤表　征参数，能够增强空气耦合超声检测信号处理过程中的抗干扰能力。阳能军等¨　　对碳／环氧复合材料　　　　进行了拉伸损伤实验，选取了小波变换、ＨＨＴ变换　　　　　　两种方法分别处理超声检测信号，实验结果显示，　　ＨＨＴ变换可以获得更高的时频分辨率、适应各种不　同频率的信号、反映各种不同损伤类型的超声信号　　特性。　　　　随着空气耦合理论研究的深入、新型空气换能　器的研制和超声检测信号处理技术等取得的飞速进　　　　步，空气耦合超声检测技术也获得了有力的推动与　巨大的进步。但是在空气耦合超声检测的研究领域　　　还是存在着许多难题，对在空气耦合环境下的声场　　　　　特性的研究比较浅显，复合材料与空气声阻抗的严　重不匹配、换能器匹配层材料的研制、混合回波信号处理和高分辨率成像及缺陷判定等¨　引，这些问题都　制约着超声信号的检测信噪比的提高，影响着空气　　　　　耦合超声检测系统的准确性与可靠性，目前的空气　　耦合超声检测技术前进的脚步还是十分缓慢的，而　且未来还有很长的一段路要走。　　　　　　　　　　　　　　　　３非接触空气耦合式超声检测技术应用　研究　　　　　近年来，复合材料在航空航天、汽车工业、机械　　　　制造、纺织、医学和建筑等领域的研究、应用和商品　　　化生产都获得了充分的发展，而且也取得了令人满　　　　意的成就。比利时的ＢＬＯＭＭＥ等采用穿透式检测　　　　法，选取了中心频率为７００ｋＨｚ的空气耦合换能器，　　研究了超声检测信号在纺织品及纺织材料上的衰减　效应，通过对结果的分析，这种方法能够很好地检测　　　　纺织品涂层的不规则性。印度ＧＥ全球研究中心的　ＫＯＭＭＡＲＥＤＤＹ和美国爱荷华州立大学无损检测中　　　心的ＨＳＵ等合作，在进行分析复合材料零部件损伤　　　检测与修复的评价工作时，选用了压电陶瓷空气换　　能器，设计出了相应的非接触空气耦合式超声扫描　　　　系统，该系统目前被广泛运用于航空航天用复合材　　　料无损探伤等方面。丹麦工业大学的ＢＥＲＧＧＲＥＥＮ　　　　　　和丹麦国家实验室的ＢＯＲＵＭ等合作，选用穿透式　空气耦合超声检测系统对海军舰艇用层状叠合复合　　　材料进行了超声检测，实验结果显示，此项技术能够　　　用于海军舰艇用层状叠合复合材料板中脱胶、分层等缺陷的检测¨　　。　　赣　９８　复合材料空气耦合超声检测技术　　２０１５牟１２月　国内在空气耦合超声检测的研究方面虽然与国　　　　　外相比还有一定的差距，但是还是取得了一些成果，　　　　南昌航空大学的常俊杰与日本探头株式会社的小仓　　　幸夫等合作，研制了一种高功率、高信噪比的空　　　气耦合超声检测系统，并对航天工业常用的碳纤维　　　　增强型复合材料进行了检测，结果表明该系统能够　　　很好地识别缺陷的位置和大小，最小缺陷分辨直径　　　达到了ｌｍｍ，能够完成一般航天用复合材料的无损　　　　探伤任务。李立兵等在空气耦合超声ｃ扫描检　　　　　测的基础上，基于ＭＡＴＬＡＢ系统软件研制了一套无　　损检测教学实验装置，实验显示该装置能够将空气　耦合超声检测过程按模块分解，对缺陷的显示也非　　　　常清晰、准确，而且还能对ＭＡＴＬＡＢ系统软件进行　　二次开发，非常适合大学教学与科研。董正宏等＿１　对航天复合材料构件进行穿透式空气耦合超声检　　　测，将实验结果与传统浸入式超声检测对比，分析比　　较了空气耦合超声检测的检测效果，针对其检测过　　　　程中的缺陷，提出了对应的解决方法，此项研究的开　展对提高我国空气耦合超声检测水平具有理论指导　作用。以上具体的应用都强有力地证明了空气耦合　　超声检测技术的进步巨大和未来市场前景的广阔。　　　空气耦合超声检测具有非接触、非侵入、完全无　损的优点，能够实现复合材料无损检测的快速在线　扫查，在未来的超声检测中必将占据重要地位。随　着新型换能器的研制、计算机技术和信号处理技术　　等的快速进步，空气耦合超声检测技术也必将得到　　更大的进步和更快速的发展。目前我国在空气耦合　　超声检测技术的研究方面与国际先进水平相比还存　在很大的差距，理论与实验开展得都不够深入和广　　　　泛，较多的是在国外一些大学或研究机构已有的基　础上进行的。我国的空气耦合超声检测技术想要有　　更进一步的突破与发展，还需要进一步加大研究力　　　度与强化技术，开发空气耦合超声检测技术的发展　　　前景和应用价值，缩小与其他国家之间的差距。　４展　望　　　　目前空气耦合超声检测技术取得了很大的进　　步，在一些领域也有着很好的应用，但仍然有许多问　　　题需要解决。例如，换能器匹配层材料与空气耦合　　剂之间巨大的声阻抗差值、空气耦合环境下声场特　　　性的研究比较浅显、超声信号能量在空气传播过程　中损耗过多等问题均影响着空气耦合超声检测信噪　比的提高。虽然空气耦合超声检测技术能够对复合…　一　　刃珏　　　　　ｌｌｌ曩ｌｊ２　　　材料进行实时的快速在线检测，拥有良好的市场应　　　用前景，但是距离工业化的快速在线检测还有一段　　　　距离，结合目前的研究现状，接下来空气耦合超声检　　①　　　测技术的研究主要集中于以下４个方面：更加深　　入地研究不同空耦环境中的声场特性，让空气耦合　　　　超声检测技术更大限度地摆脱不同环境条件的束　②　缚，拓宽其使用范围；研发适应不同环境条件的空　　　　耦换能器，开发更优的信号处理技术，并努力提升其　③　检测信噪比与灵敏度；缩减空耦换能器的研发周④　期和制作成本；加速研发空气耦合超声检测技术　的工业化在线快速检测，提高其工业化应用程度。　参考文献　　　　　［１］周正干，魏东．空气耦合式超声波无损检测技术的发展［Ｊ］．机　　械工程学报，２００８，０６：１０．１４．　　［２］罗元国，王保良，黄志尧，等．空气耦合式超声波无损检测技术　　—　的发展及展望［Ｊ］．仪器仪表学报，２００５，ｓ２：７４２７４４．　［３］周盛．应用于地震物理模拟技术中的空气耦合超声换能器的研　　　　究［Ｄ］．南京航空航天大学，２０１３．　　　　　　—　　［４］ＫｅｌｌｙＳＰ，ＦａｄｏｗＲ，ＨａｙｗａｒｄＧ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｒｏｕｇｈａｉｒｕｌｔｒａ－　　　　　　　　　ｓｏｕｎｄｆｏｒｒａｐｉｄＮＤＥｓｃａｎｎｉｎｇｉｎｔｈｅａｅｒｏｓｐａｃｅｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　　　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ａｎｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌ，１９９６，４３（４）：　５８１．５９１．　　　　　　　　［５］ＨａｙｗａｒｄＧ，ＧａｃｈａｇａｎＡ．Ａｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆ１－３ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　　　　　　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓｆｏｒａｉｒｃｏｕｐｌｅｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．—　Ａｍｅｒ．ｖｏ１．，１９９６，９９（４）：２１４８２１５７．　　　　　　　［６］Ｋｌｅｉｎｓｃｈｉｍｉｄｔ，ＭａｇｏｒｉＶ．Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｒｏｂｏｔｉｃｓｅｎｓｏｒｓｆｏｒｅｘａｃｔｓｈ０ｒｔ　　　　　　　ｒａｎｇｅｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｏｂｊｅｃｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥＵ１一　—　ｔｒａｓｏｎｉｃＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，１９８５，（６）：４５７４６３．　　　　　　　　　　［７］ＦｉｏｎｉｌｏＡＳ．ＤｅｓｉｇｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａＰＶＤＦｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｒａｎｇｅ　　　ｓｅｎｓｏｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，１９９２，（６）：６８８－６９４．　　　　　　［８］简平，刘玉荣，姚若河，等．层叠式ＰＶＤＦ薄膜超声换能器及其—　频谱特性［Ｊ］．压电与声光，２０１３，０３：３７９３８２．　　　［９］Ｌ．Ｓａｔｙａｎａｒａｙａｎ，ＭｉｃｈａｅｌＲ．Ｈａｂｅｒｍａｎ，ＹｖｅｓＨ．Ｂｅｒｔｈｅｌｏｔ．ＣｅＨｕｌａｒ　　　　　　　　　ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｐｏｌｙｍｅｒｆｏａｍａｓａｉｒ・・ｃｏｕｐｌｅｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒＭａ・　　　　—　ｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ａｎｄｆｒｅ　—　ｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌ，２０１０，５７（１０）：２３４３２３５５．　　　—　［１０］Ｏ．Ｋｒａｕｓｓ，Ｒ．Ｇｅｄａｃｈ，Ｊ．Ｆｒｉｃｋｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｉｎ　　　　—　ｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｆＳｉＯ２一ａｅｒｏｇｅｌｍａｔｃｈｅｄｐｉｅｚｅ－ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ［Ｊ］．Ｕｌｔｒａ—　ｓｏｎｉｃｓ，１９９４，３２（３）：２１７２２２．　　　　　　　　—　　［１１］ＭｉｎｏｒｕＴ．Ｎｅｗｔｙｐｅｏｆｍａｔｃｈｉｎｇｌａｙｅｒｆｏｒａｉｒｃｏｕｐｌｅｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　　　　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，　　—　ａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌ，２００２，４９（７）：９７２９７９．　［１２］夏利利，杨文革，董正宏．非接触超声检测技术在航天无损检　　　　　　　　　测中的研究与应用［Ｊ］．装备指挥技术学院学报，２００７，０４：—　５８６２．　　　　［１３］魏东，周正干．相敏检波在空气耦合超声检测中的应用［Ｊ］．中　　国机械工程，２０１２，１７：２０９８－２１０２．　　（下转第４０页）　考虑压力对芯模表面升温过程的数值模拟分析　　２０１５年１２月　　　　　　　　　　　　　　　　　　—　ｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍａｎｄｒｅｌａｎｄｔｈｅｋｉ　　　　　　　　　　　　　　　ｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｔｅａｍｆｌｏｗｉｎｓｉｄｅｔｈｅｍａｎｄｒｅｌａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ。Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｋ　　　ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌａｎｄ　　　　　　　　　　　　ｔｈｅｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｓｍａｎｄｒｅｌ，　　　ｔｈｅｆｌｏｗａｎｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　—　ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｏｆｓｔｅａｍｉｎｓｉｄｅｔｈｅｍａｎｄｒｅｌａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅＦｌｕｅｎｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ　　　　　　　　　　　　　　　ｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｍａｎｄｒｅｌｓｕｒｆａｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｃｈａｎｇｅｃｏｕｒｓｅ，ｗｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ　　　　　　　　　　　　　　　ｖａｐｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｏｔｈｅｒｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｒｍａｌｗｉｎｄｉｎｇｐｒｏｖｉｄｅｓ　　　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄｔｏｒｅａ　　　　　　　　　　　　　ｌｉｚｅｔｈｅｈｏｔｗｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆ　　ｔｈｅｓｔｅａｍ．　　　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｒｅｍｏｌｄ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　　（上接第９８页）　［１４］周正干，马保全，孙志明，等．相位编码脉冲压缩方法在空气　耦合超声检测信号处理中的应用［Ｊ］．机械工程学报，２０１４，　　—　Ｏ２１４８５４．　［１５］阳能军，王新刚，王蒙．ＨＨＴ在复合材料损伤声发射信号处—　理中的应用［Ｊ］．电子测量技术，２０１１，０８：４５４７．　　　　［１６］刘潇文，蒋磊，许华．基于希尔伯特一黄变换的超宽带信号检—　测方法［Ｊ］．计算机工程与应用，２０１５，１２：２２３２２９．　　　　　　　［１７］陈换过，闫云聚，姜节胜，等．ＨＨＴ在复合材料机翼盒段结　　　—　构小损伤检测中的应用［Ｊ］．振动与冲击，２００６，０３：８１８４＋　９８＋２０８．　［１８］董正宏，王元钦，李静．航天复合材料空气耦合式超声检测　　　　　　　　　　技术研究及应用［Ｊ］．装备指挥技术学院学报，２００７，０２：　７９．８４．　［１９］常俊杰，卢超，小仓幸夫．非接触空气耦合超声检测原理及　　应用研究［Ｊ］．无损探伤，２０１３，０４：６－１１．　　　　　　　　　［２Ｏ］李立兵，胡颢石，何英杰，等．基于ＭＡＴＬＡＢ空气耦合超声　　—　无损检测实验装置［Ｊ］．声学技术，２０１４，３３（４）：１５３１５５．　　’’　　’　　　　’’　ＡＩＲ－ＣＯＵＰＬＥＤＵＬＴＲＡＳｏＮｌＣＩＥＳＴＩＮＧｏＲＣＯＭＰＯＳＩＴＥＭＡＩＥＲＩＡＬＳ　　—　　ＺＨＡＮＧＢｉｎ，ＨＥＭｅｉｈｏｎｇ，ＹＡＮＧＴａｏ　　　　　　　（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８７，Ｃｈｉｎａ）　　　　—　　　　　　—　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｒ－ｃｏｕｐｌｅｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｅｓｔｉｎｇｈａｓｗｉｄｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｏｎｃｏｎｔａｃｔ，——　　　　　　　　　　　　　ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ，ｎｏｎｄａｍａｇｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｂｅｔｔｅｒｕｓｅｄｉｎｕｈｒａｓｏｎｉｃｔｅｓｔｉｎｇｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｗｈｅｒｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｅｓ－　　　　　　　　　　　　—　　　　　ｔｉｎｇｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏａｄａｐｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｃｏｖｅｒｖｉｅｗｏｎｔｈｅａｉｒｃｏｕｐｌｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｅｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅ－　　　　　　　　　　　　　　　　ｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｅｓｓｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｔｙｐｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ａｐｐｌｉｅｄｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｗｅａｌｓｏｂｒｉｅｆｌｙａｎａｌｙｚｅｓａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｈｏｔｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆ　—　　　　　　　　　　　　　　ｔｈｅａｉｒｃｏｕｐｌｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｅｓｔｉｎｇ．Ｆｉｎａｌｌｙ，Ｗｅｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆａｉｒ－ｃｏｕｐｌｅｄｕｈｒａｓｏｎｉｃｔｅｓｔｉｎｇａｎｄａｐ－　　ｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔ．　　　　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｃｏｕｐｌｉｎｇ；￣ａｎｓｄｕｃｅｒ；ｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｅｓｔｉｎｇ