周海林，褚丽娜，李建增

（军械工程学院，河北 石家庄050003）

近年来，玻璃纤维、碳纤维、卡夫隆等复合材料越来越广泛地应用于飞机的雷达罩、垂直尾翼、襟板、副翼等结构，对材料可靠性和安全性的要求越来越高。在复合材料的制造和使用过程中，不可避免地产生脱胶、减薄、变质、分层、孔洞等各种缺陷，大大影响了结构的强度，还有可能造成灾难性的后果[1-2]。利用超声波在材料中的传播特性实现对材料内部缺陷的无损检测已广泛应用于研究机构和工业部门中[3-9]。

传统超声检测主要基于手工探伤，自动超声检测不仅减少人为误差，而且具有数据存储和处理的功能，可以实现自动判伤和缺陷定位。本文针对无人机机体的复合材料结构特点，根据超声波的衰减、反射特性，研制出一种能自动检测无人机复合材料结构缺陷的超声检测系统。

1 检测对象和系统方案

检测对象为厚度15 mm的玻璃纤维复合材料，超声检测系统的功能就是实现对这些材料内部结构缺陷进行无损检测和分析。复合材料是低阻抗材料，超声在复合材料中传播衰减很大，要想获得复合材料内部缺陷的信息必须保证超声回波能足够被探测到，而超声传感器的频率选择是声波在层状介质中反射和穿透能力的关键。频率低，穿透能力强，但分辨率低；频率高，波长短，方向性好，发现小信号的能力强，亦能准确判定缺陷位置。通过分析层状结构的状态转移矩阵，可以得到多层粘接结构的超声回波的反射系数模型和透射系数模型[10]。……