Acoustic harmonic generation at diffusion bonds

Electromechanical characterization of ultrasonic NDE systems

“…The chapter also describes in detail the experimental procedures for characterizing these components. A special voltage/current probe was constructed for many of these measurements, based on a design developed by Barnard et al [Barnard, Dace, Rehbein and Buck, 1997] for conducting acoustic harmonic generation studies. With this probe and other standard electrical measurement setups, the electrical properties needed to characterize the puiser, receiver, and cabling were obtained.…”

A review on nondestructive testing of bonding interface using nonlinear ultrasonic technique

“…大量的理论分析及检测实验研究。例如，Jonathan 等人 [55] 将两列横波非共线混频作用产生的 和频纵波用于两铝质试块承压界面接触状态的检测， 并利用不同混频作用角和频率比下的和 频散射波幅值构造了两声波在试块和界面交汇区域的指纹图谱。研究发现，随界面压力的增 加，散射波幅值变大，同时，指纹图谱模式产生变化，出现了双峰现象。Taeho 等人 [56] 将横 波与纵波的共线混频作用产生的差频横波用于两铝试块黏接层热老化检测。结果表明，随试 件老化程度的增加，线性反射系数几乎保持不变，而归一化非线性参数对黏接层热老化的变 化极为敏感，更适合于黏接层热老化的表征。Escobar-Ruiz 等人 [57] 利用线性超声与非共线混 频超声对钛合金扩散黏接界面进行了检测。结果表明，线性声学响应与混频非线性响应适合 58~60] 。例如，Rothenfusser 等人 [61] 通过数值仿真和实验研究了黏接层 速度和厚度对透射波二次谐波幅值的影响，结果表明，黏接层厚度和速度对二次谐波幅值有 较大的影响。这些研究结果对黏接界面非线性超声检测与评价具有重要的实用意义，即利用 非线性超声技术对黏接结构的黏接质量进行检测时，或需要保证胶层声速和厚度不变，或 需 考虑胶层声速和厚度变化对测量结果的影响。 基于谐波非线性检测技术， 国内外学者对完好黏接及弱黏接等界面黏接状态开展了大量 实验研究。例如，Yan 等人 [62] 通过实验研究了不同黏接界面(完好黏接、弱黏接)承压过程 中二次谐波非线性系数变化规律，结果表明，当界面承压较小情况下，弱黏接试件的非线性 系数远高于完整试件，但随着界面承压增加，弱黏接试件的非线性系数逐渐减小，并趋于某 恒定值。因此，非线性技术对低压状态下弱黏接界面状态变化更敏感。这与 Biwa 的研究结 果相一致 [63] 。邓明晰 [64] 开展了不同黏接状态的复合板材兰姆波二次谐波产生效应的实验研 究，结果表明，基于提出的非线性兰姆波应力波因子，并结合二次谐波幅频曲线峰值对应频 率，可用板材胶层厚度和完好黏接与弱黏接的表征。此外，敦怡等人 [65] 对不同黏接状态的 金属构件进行了谐波检测实验，研究发现，完全脱黏试件的非线性系数最大，弱黏接试件的 非线性系数次之，完好黏接试件的非线性系数最小。此外，Kawashima 等人 [66] 和 Wegner 等 人 [67] 利用二次谐波对 TiAl-钢弱黏接界面和硅晶片扩散黏接界面进行 C 扫成像。结果表明， 弱黏接区非线性系数明显高于完好黏接区。除上述研究之外，国内外诸多学者也开展了类似 的界面黏接状态谐波检测实验研究，证明了谐波非线性技术对弱黏接界面的高敏感性，此处 不再一一赘述 [68~70] 。 基于多种方式构造了不同黏接强度的黏接构件， 国内外学者将谐波检测技术应用于黏接 界面的黏接强度评价。例如，Barnard 等人 [71] 尝试将二次谐波非线性超声技术应用于铜扩散 黏接界面强度检测，结果表明，二次谐波非线性系数随界面脱黏缺陷的减少而减小，但脱黏 界面的非线性系数要高于完好黏接界面。Liu 等人 [72] 对不同固化条件下 2024 铝/环氧树脂胶 黏接面的二次谐波非线性系数进行了测量。结果表明，最佳固化条件下黏接面的黏接强度最 大， 但其非线性系数最小， 而不充分固化条件下黏接面的黏接强度最小， 但非线性系数最大。 江念等人 [73] 测量了不同配比下环氧树脂胶黏接试件的非线性系数，结果表明，界面黏接质 量越差，非线性效应越明显，因此可将非线性效应程度作为评价复合结构黏接质量的特征参 A c c e p t e d https://engine.scichina.com/doi/10.1360/TB-2021-0677…”

Enhanced nonlinear inspection of diffusion bonded interfaces using reflected non-collinear ultrasonic wave mixing

“…The opening and closing of the interface distorts an otherwise harmonic acoustic wave and thus become the source of nonlinearity. This specific characteristic of a partially closed imperfect interface provides a unique opportunity for assessing bond quality by detecting the acoustic nonlinearity it generates [10][11][12][13][14].…”