由于超声通过这些多层材料的固有损耗，复合核心结构和粘合层可能难以检查。为了应对这一挑战，dolphitech 推出了新的MxTTU™系统。该系统使用穿透式超声波，可以很好地穿透衰减材料。
为了帮助展示MxTTU™系统的功能，我们检查了以下方面的人为嵌入缺陷：
- Nomex 蜂窝夹在碳纤维表皮之间的核心结构，以及
- 通过在单片碳纤维层压板之间应用环氧树脂粘合剂形成的粘合层。
dolphicam2 MxTTU™ 通过传输声音的丢失清楚地检测到所有嵌入的缺陷，并且在我们的软件中清楚地识别为振幅 C 扫描中的暗区。这些结果连同实验方法和其他相关细节，在以下能力研究中进行了形式化。
蜂窝夹层结构已在航空航天领域得到广泛应用，它们可以提供高强度和刚度，同时重量轻。然而，蜂窝芯的中空结构本身对声音有很强的衰减性，这可能成为脉冲回波 (PE) 超声检测的一个问题。这是因为，对于全面检查，声音必须通过核心传播到相反的表面，并以足够的可测量能量返回接收器。同样，由于入射超声波在粘合界面反射，从而减少了传输能量，因此可能难以检查粘合层。
在这种情况下，使用穿透式超声 (TTU) 可能非常有利，因此，dolphitech 开发了一种新的 TTU 系统，称为 Matrix Through Transmission Ultrasound (MxTTU™)。
为了对 MxTTU™ 的性能进行基准测试，Flying S Inc. 为 dolphitech 制造了一个样品，其中包含代表脱粘的各种人造反射体。该样品如图 1 所示。它包括两个主要区域，一个蜂窝芯夹层区域和一个带有粘合剂粘合层区域的 L 形法兰。
图 1.a ) 样品照片，b) 等距视图的技术图纸，c) 顶部（袋子侧面）和 d) 侧面（以英寸为单位）。e), f) 详细视图。
蜂窝芯区
核心区域包括航空级 Nomex 蜂窝 (AHN4120) 核心，厚度约为 0.98 英寸，由平纹、193g/m2 碳纤维表面 (MTM45-1 CF0526A-36\%RW) 覆盖。一方面，芯被 3 层厚的面夹在中间（3 层/芯/3 层），另一方面，它们被 6 层厚的面夹在中间（6 层/芯/6 层）。3 层和 6 层面的厚度分别为 ~0.05" 和 ~0.07"，因此，面板的总厚度在每一侧分别为 ~1.07" 和 ~1.12"。从顶部（袋侧）可以看到面板中间的这种厚度变化，如图 1a 所示。
使用绿色防爆胶带，在表面和蜂窝芯之间嵌入了六个圆形反射器（图 1 中的区域 A 和 B）。其中三个直径分别为 0.25"、0.5" 和 1" 的反射器被放置在袋侧皮芯界面上，而另外三个相同直径的反射器被放置在工具侧皮芯界面上. 这些缺陷代表了皮层和芯层之间的脱粘。它们不利地影响面板的机械性能。这种使用中的脱粘会大大降低零件刚度并会迅速传播。
胶线区
在样品的整个宽度上，核心厚度逐渐变细到两个 CFRP 表皮连接形成一个整体部分，一侧厚度为 ~0.07 英寸，另一侧厚度为 ~0.12 英寸。将厚度为 0.09 英寸的碳纤维 L 型法兰 (MTM45-1 CF0526A-36\%RW) 粘合（Henkel Loctite EA 9396）到这种整体式 CFRP 上。一侧的粘合剂层名义上为 0.075 英寸，另一侧为 0.027 英寸，以保持整个粘合接头的厚度相同。因此，该粘合接头的总厚度约为 0.23 英寸。
六个与蜂窝芯区域相同材料和直径的圆形反射器沿该粘合线嵌入；三个反射器放置在 L 法兰与粘合剂的界面上，三个反射器放置在粘合剂与主体结构的界面上（图 1 中的区域 C 和 D）。在 L 型法兰的半径（图 1 中的区域 E）上，还有嵌入中间层压板的反射器。这些将在单独的能力研究中进行处理，因为它们更适合脉冲回波检查。
使用dolphicam2+检查样品。一对TRM-EA-1.5MHz换能器模块 (TRM) 用于检查蜂窝芯区域，一对TRM-AF-3.5MHz TRM用于粘合层区域。
TRM-EA-1.5MHz 是我们的低频换能器，设计用于穿透厚材料和结构，而 TRM-AF-3.5MHz 是更一般的 CFRP 应用的绝佳选择。TRM-AF-3.5MHz 的频率低到足以穿过 CFRP，但仍高到足以在检查时获得高分辨率。
除了频率不同之外，TRM 之间的主要区别在于延迟线材料。TRM-EA-1.5MHz 与部件直接接触工作，而 TRM-AF-3.5MHz 具有 8mm Aqualene 延迟线。MxTTU 与两者都能很好地配合使用，并且可以与任何现有的 dolphicam2 TRM 对一起使用。
使用标准超声凝胶作为耦合剂。
使用徒手扫描识别缺陷位置，然后沿着穿过缺陷位置的 0.98 英寸宽条带获取手动拼接的 C 扫描，如图 2b 所示。这对应于每个区域沿面板长度的一条图像块。发射 TRM 放置在纹理表面（袋侧），接收 TRM 放置在相对的光滑表面（工具侧）。
图 2。a) dolphicam2+ 与一对在 TTU 模式下运行的 TRM-EA-1.5MHz 换能器模块的照片。发送 (Tx) 和接收 (Rx) TRM 已标记。b) 从样品顶部（袋子一侧）拍摄的照片，上面覆盖了手动缝合的 C 扫描路线。路线用箭头表示，并标有每条路线上使用的换能器。标签根据 C 扫描的方向进行定位（即 TRM-EA-1.5MHz 数据相对于 TRM-AF-3.5MHz 数据翻转）。
蜂窝夹层结构的轻质特性源于其极低的密度。这种低密度带来了挑战，因为空气对声音具有高度衰减性。与此类似，检查粘合层可能存在困难，因为界面之间可能会损失声能。
其中一个表面（袋子一侧）的粗糙纹理使这变得更加具有挑战性，这使得与样品保持接触变得更加困难。
使用 dolphicam2+ 成功检查了蜂窝芯和胶层区域。蜂窝三明治和胶层区域的手动缝合 C 扫描如图 3 和图 4 所示。扫描的范围使得 TRM 仅部分位于缝合图每一端的样品上。
图 3.使用 TRM-EA-1.5MHz 换能器模块拍摄的蜂窝结构缺陷的手动缝合 C 扫描。很难在厚度过渡处保持接触，因此该位置的信号幅度会丢失。
图 4.使用 TRM-AF-3.5MHz 换能器模块拍摄的胶层手动缝合 C 扫描
由于在这些反射位置处传输的超声波丢失，这些缺陷很容易在 C 扫描中作为黑眼圈解决。在这些 C 扫描中，缺陷的测量是使用显示的线测量工具进行的，它们的值与标称测量一起显示在表 1 中以进行比较。在此表中，测量的缺陷直径按它们所在的区域分组在（区域在图 1 中建立）。
表 1.标称缺陷直径和测量缺陷直径的比较，其中缺陷按其区域分组到列中。显示的测量值精度反映了测量工具的完全精度，而不是实际精度，因为只进行了近似测量。
从表 1 中可以看出，所有测得的缺陷直径都接近其标称值。具体而言，所有测量值都在其标称值的 11.8\% 以内，平均绝对差为 4.3\%。
此外，厚度过渡可以观察为背景阴影的变化，其中较高信号振幅区域对应于皮肤较厚的区域。这是图 3 扫描的左半部分和图 4 扫描的右半部分。
使用带有 MxTTU™ 的 dolphicam2+ 成功检测到 12 个嵌入式反射器。该系统允许检查高度衰减的样品，如蜂窝三明治和粘合层，如此处所示。因此，MxTTU™ 系统可用于夹层结构的质量控制和胶层缺陷检测，为各种航空航天检测任务提供实用工具。此外，它有助于后续的缺陷表征和判刑，随后可以通过从 TTU 切换到脉冲回波模式来执行缺陷的全厚度测量，这是一个使用 MxTTU™ 系统快速且用户友好的过程。
