第十四届全国表面工程大会

针对涂层衰减强、厚度薄、界面粗糙等因素对超声回波幅值影响大导致基于超声幅值定量薄层/基材界面刚度方法非唯一且不准确的问题，本文提出了一种基于声压反射系数相位谱（URCPS）提取回波谐振频率反演定量界面刚度的方法。基于界面弹簧模型，构建耦合介质/薄层/基体三层双界面结构URCPS理论关系式，提出基于URCPS导数极值位置提取谐振频率的方法，并推导出谐振频率与薄层/基体界面刚度的关系。通过预先分析谐振频率对界面刚度的灵敏度，优选反演谐振频率，并确定具有高灵敏度的界面刚度范围。在高灵敏度范围内，通过最小二乘目标函数实现界面刚度的精确反演。基于有机玻璃楔块/铝薄层/碳钢基体结构的数值模拟和实验验证所提方法的有效性。数值模拟结果表明，在高灵敏度区间内，反演界面刚度值与模型预设值一致性高，最大相对误差低于10%，在低灵敏度区间，反演精度显著下降，误差超过14%。实验结果表明，界面刚度的实际值与测量值保有相同的变化趋势。所提方法基于URCPS提取谐振频率，避免了涂层衰减强、厚度薄、界面粗糙等因素的影响，相比于基于幅度谱提取谐振频率反演界面刚度的方法，所提方法能在不需要参考信号的前提下，更准确的定量反演薄层/基体界面刚度，有望用于定量表征实际工程中涂层/基体界面结合质量。

超声；声压反射系数相位谱；涂层；界面刚度；反演；灵敏度