Comparative study of ultrasonic techniques for reconstructing the multilayer structure of composites

材料科学 超声波传感器 反褶积 声学 超声波 超声波检测 振幅 信号(编程语言) 信号处理 外推法 计算机科学 光学 电子工程 数学 数字信号处理 物理 工程类 算法 程序设计语言 数学分析
作者
Xiaoyu Yang,Erik Verboven,Bing‐Feng Ju,Mathias Kersemans
出处
期刊:NDT & E international [Elsevier]
卷期号:121: 102460-102460 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.ndteint.2021.102460
摘要

The multilayer structure of fiber-reinforced polymers may be extracted by ultrasonic pulse-echo inspection. Depending on the employed ultrasonic frequency and subsequent processing methodology, different depth resolution and dynamic depth range can be achieved. This study compares the performance of different ultrasonic pulse-echo approaches for extracting the ply-by-ply structure of multilayered composites. The following methodologies are studied: Method 1: 50 MHz, 15 MHz, and 5 MHz ultrasound with low-pass filtering using analysis of the instantaneous amplitude, Method 2: 15 MHz ultrasound with Wiener deconvolution (and autoregressive spectral extrapolation) using analysis of the instantaneous amplitude, and Method 3: 5 MHz ultrasound with low-pass or log-Gabor filtering using analysis of the instantaneous phase. In the simulation study, the performance of the various techniques is investigated on synthetic data representative for a 24-ply carbon fiber reinforced polymer. The robustness of the techniques is evaluated for different signal-to-noise ratios. The various techniques are further investigated on experimental data of a 24-ply cross-ply carbon fiber reinforced polymer. The ply-by-ply structure is extracted and presented in the form of both B-scan and C-scan images. The thickness of each ply is estimated for quantitative analysis. The obtained results indicate that the 5 MHz ultrasound coupled to analytic-signal analysis with log-Gabor filter shows the best performance for reconstructing the multilayer structure of the studied composites.

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