许章菁 刘志平 杜 勇 吴 昊

武汉理工大学物流工程学院，武汉，430063

0 引言

复杂结构碳纤维复合材料件长期承受疲劳载荷、冲击载荷，易出现表面冲击损伤和分层、裂纹等结构损伤，因此，针对复合材料件损伤的无损检测技术备受关注。超声红外热成像技术灵敏度高、定位精准、响应迅速[1-2]，且红外热像图中的损伤轮廓特征清晰[3]，因此广泛应用于复合材料构件结构的损伤检测。

为提高超声激励下复合材料结构缺陷生热效率，国内外学者围绕激励装置设计及检测参数优化开展了大量研究。HAN等[4]设计了一种能产生宽带混沌超声波的三腿式超声变幅杆，成功消除了材料声阻抗、声能衰减生热造成的红外图像阴影，有效提高了损伤生热图像对比度[5]。进一步研究发现，增大变幅杆与检测试样间接触力能增大试件的非线性振动[6]，引发声混沌现象，从而提高缺陷区域摩擦碰撞的生热效率。但增大接触力将提高试件表面接触应力，易对试件造成二次损伤。KLEPKA[7]通过驱动波频率与损伤固有频率匹配调制后产生的局部缺陷共振效应，将声波能量以共振形式高效导入到试件。SOLODOV等[8]设计了一种输入频率可调的超声激励装置，对局部缺陷共振响应进行深入研究并指出：共振条件下，损伤区域将会产生一系列幅值增大的谐波、亚谐波振动信号[9]。然而局部缺陷共振技术需要提前测出试件结构损伤的固有频率，因此该技术难以在缺陷固有频率未知的实际检测中应用。……