什么是空耦超声?

空耦超声检测成像原理：空气耦合超声检测方法根据超声波经过待检材料产生发射、透射等能量变化后，通过研究超声波接收信号对应特征值来分析材料是否具有缺陷。按超声波检测原理一般分为透射法、脉冲反射法以及斜入射法。

空耦对穿式扫描

空耦超声是如何发现缺陷的？

(1) 透射法：

空气耦合超声透射法利用两个空气耦合超声换能器进行缺陷扫描，空气耦合超声换能器位于被检材料两侧，两换能器的中心轴线重合，且与工件的上下表面垂直。

图一

透射法的检测原理如图一所示。超声发射换能器发出超声脉冲穿透工件，位于另一侧的超声接收换能器接收超声信号，当工件内部无缺陷时，穿透工件的超声波能量较大，超声信号幅值较高，如图一(a)所示，当工件内部含有缺陷,如气泡、夹杂、脱粘时，由于声阻抗改变，超声波能量相对穿透工件前减小，如图一(b)所示，工件的损伤程度不同，穿透工件后的超声波能量也不同。

(2) 脉冲反射法：

空气耦合超声脉冲反射法利用单个空气耦合超声换能器进行缺陷扫描，该探头既作超声发射换能器又作超声接收换能器，脉冲反射法的检测原理如图二所示。

图二

超声换能器发出超声脉冲穿透工件，当超声波遇到声阻抗不同的介质构成的界面时，将会产生回波信号。当工件内部无缺陷时，超声换能器只能接收到另一侧边界的回波信号，因此经过一定的时间延迟，超声换能器会接收到一个波峰，如图二（a）所示；当工件内部存在小缺陷时，缺陷处和工件边界都会反射超声波，超声换能器接收的回波信号会有两个明显的波峰，且缺陷回波出现在界面回波之前；如图 二(b)所示；当工件内部存在大缺陷时，超声波在缺陷处几乎全部反射，超声换能器接收的回波信号只有一个明显的波峰，且波峰显示时间比较靠前，如图二（c）所示。

(3) 斜入射法：

空气耦合超声斜入射法是将超声波发射换能器和超声波接收换能器按照一定的倾斜角度来进行收发，斜入射法可分为斜入射异侧同轴、斜入射异侧非同轴、斜入射同侧检测，如图三所示。斜入射法通过调整超声波入射角度，从而在工件内部产生横波、纵波、表面波和 Lamb 波等，通过对接收信号的特征进行综合研究来判断工件内部缺陷。

图三

空耦超声应用场景有哪些？

军工防弹衣多层复合材料粘接检测、新能源汽车云母材料电芯外壳检测、锂电池内部气泡检测、泡沫夹芯复合材料检测、玻璃纤维层压板检测、碳纤维层压板分层检测、蜂窝结构检测、陶瓷材料检测、装甲复合材料、多层粘结材料等诸多领域。