非接触式空气耦合超声检测系统技术详解及应用介绍

• 起源：空气耦合超声在上世纪60年代被提出

• 定义：空气耦合超声检测属于非接触式无损检测技术，以空气作为超声波传播的耦合介质，检测过程无需水、油等液态耦合剂，即可实现材料内部缺陷探查。

• 原理：发射探头在空气中激发超声波，穿过空气层入射到被测构件；透射 / 反射信号被接收探头采集；通过信号幅值、飞行时间成像，判断内部缺陷、分层、孔隙、脱粘、厚度变化。

• 优势：无液体耦合、非接触、无污染。

• 检测范围：适配复合材料、蜂窝夹层结构、涂层材料、云母材料、碳纤维及玻璃纤维复合材料等多种工件。

• 服务行业：为航空航天复材构件、军工单位、新能源汽车热防护、高校科研实验等

• 品牌推荐：北京采声TCS-NCUT

• 一对超声探头（信号激励模块）：系统传感执行部件，承担超声波发射与回波采集。

• 机械扫描单元（机械位移平台）：可选扫查架、龙门三轴运动平台或机械臂，驱动探头按弓字形路径逐点扫查试件。

• 工控机+检测软件硬件（接收采集模块）：工控机为主控，总线通讯联动各模块，保证运动与采集同步； 软件：A/C 扫信号处理、成像展示、缺陷判读定量、数据保存及报告生成。

空气耦合超声系统操作台

测试过程：

• 测试开始前，将被测样品放置于扫查架；

• 打开超声软件PC端设定参数与路径；

• 空耦探头高压脉冲激励超声波发射，经材料传输至接收端（转换电信号并数字化处理）

• 最终传输至上位机完成信号的转化与C扫图像的构建。

在工业无损检测领域中，空气耦合超声以三种方式对材料缺陷进行展示：A扫描、B扫描、C扫描。结合下图进行分析

空气耦合超声系统操作台

A 扫描：采用透射法采集超声回波信号，生成波形幅值图。直角坐标系中，横轴代表超声波传播时间，纵轴代表超声信号幅值。依靠波形信息初步判断工件内部是否存在缺陷，该方式高度依赖操作人员经验。

B 扫描：基于 A 扫描数据重建工件纵截面图像。将一组 A 扫描超声回波信号的能量强弱，转化为明暗不同的图像，即为超声 B 扫描图像。

C 扫描：呈现工件横截面的缺陷图像。在 A 扫描、B 扫描基础上，空气耦合超声沿弓形轨迹对工件逐点扫查，提取超声回波信号的成像特征值，生成伪彩色图像。图像横、纵坐标与工件截面坐标一一对应，缺陷显示直观清晰，非专业人员也可快速定位缺陷。

空气耦合超声扫描路径

空气耦合超声设备可以检测复合材料中常见的缺陷。如：孔隙、裂纹、分层等缺陷 这些问题主要存在生产加工和服役所产生的。在航空航天领域中的飞机制造、航空发动机制造、卫星和宇航器的制造中得到了大量的应用和发展。生产企业利用空气耦合超声设备保障了材料的优异性能，尽可能减少因加工工艺影响后期使用效果。下图为北京采声科技有限公司利用空耦超声设备检测出的几种不同材料出现的缺陷超声C扫描图像。