本发明涉及超声无损检测，特别涉及一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，尤其是树脂基纤维增强复合材料、三明治夹芯结构复合材料、橡胶复合材料等非均质复合材料的超声波测厚方法。
背景技术：
1、超声测厚仪器主要用于测量船体、油气管道、高压动气、锅炉、钢板等厚度，其原理是仪器通过探头发射超声波，在到达试件底面后反射回来被探头接收。通过计数器精确测量超声波在材料中传播的时间，并按h＝vt/2(h为试件厚度，v为声速，t为超声波在试件中往返一次的传播时间)进行计算，由显示器显示出被测厚度值。然而现有技术中的超声波测厚方法往往仅适用于均质材料，且衰减较小的材料，对于大型非均质复合材料及三明治结构非均质材料不适用。
2、但随着现代材料技术不断发展，越来越多的非均质复合材料广泛应用在工程领域，对其厚度测量的需求越来越强烈，然而目前超声测厚仪器校准、计量规范均是针对均质材料而建立的规范，涉及在非均质复合材料的应用规范尚未建立。目前超声检测仪器规范主要有：
3、1、jjg1126-2004规范，试块材质为45#钢，依据钢材料声速5900m/s为基准，其余材料声速除以钢声速的比值计算出声速比，来测定其他材料的厚度。
4、2、gb/t40730《无损检测电磁超声脉冲回波式测厚方法》所采用的电磁激发脉冲超声波，规定了三种测厚方法：a)一次脉冲回波测厚，b)多次脉冲回波测厚，c)超声共振测厚。
5、3、机械厚度测量方法，机械方法测厚主要采用游标卡尺、千分尺、钢板尺等机械工具测量，其方法优点是通用性强，适合多种场景、多种材料类型的测量，缺点是只能测量边缘局部位置。
6、以上超声波测厚涉及到的测量方法是目前应用最广泛的方法，全部是针对金属材料设计，且使用场景为均质材料，测量依特定声速为基准，主要应用钢板、容器、管道等厚度测量。对于大型非均质复合材料及三明治结构非均质材料不适用。
7、同时，现有的检测方法对于大型非均质复合材料及三明治结构非均质材料不适用，主要有以下原因：1、金属材料晶粒细小、组织均匀，声速传播均匀，仅标定声速就可以实现厚度测量，复合材料是非均匀结构，有时采用多层粘接形式，无法单纯的标定一种声速实现厚度测量；2、金属材料透声性能好，声能损失小，复合材料层间对声能，反射、吸声、散射不规律，声能衰减变化较大，采用脉冲反射法无法接收到反射回波；3、所使用的超声换能器差别较大，广泛应用的超声波测厚探头中心频率为5mhz，5mhz频率探头对大型非均质复合材料工件是无法穿透的；4、常用的超声波测厚仪多采用固定发射和接收频率范围，但非均质复合材料组分差异较大，适用的频带范围不同。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明旨在提出一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，以解决现有技术中常规超声波测厚方法往往难以适用于大型非均质复合材料、三明治结构非均质材料的问题。
2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，包括：s1、以大型结构非均质复合材料的空间尺寸为基准，至少在厚度上以不同缩放比例分别制得对应的k个等比例厚度试块；s2、取出任意两个缩放比例不同的等比例厚度试块，分别测得两个等比例厚度试块的厚度hm、hn；s3、对两个等比例厚度试块分别进行超声测厚，获得超声波在两个等比例厚度试块中的传播时间tm、tn；s4、根据hm、hn、tm、tn计算得到非均质复合材料中的平均声速v；s5、对大型结构非均质复合材料进行超声测厚，获得超声波在大型结构非均质复合材料中的传播时间t，根据t、v计算得到大型结构非均质复合材料的厚度h；其中，k、m、n均为正整数，且1＜m≤k，1＜n≤k，m≠n。
4、进一步的，步骤s4中，将步骤s2中取出的任意两个等比例厚度试块分别记为第m试块、第n试块，第m试块的厚度记为hm，第m试块对应的传播时间记为tm，第n试块的厚度记为hn，第n试块对应的传播时间记为tn，v＝(hm-hn)/(tm-tn)。
5、进一步的，步骤s5中，h＝vt。
6、进一步的，步骤s3、步骤s5中均采用脉冲穿透法进行超声测厚。
7、进一步的，所述脉冲穿透法为：在待检测样品的一侧面设置激发探头，另一侧面设置接收探头，激发探头的超声波激发口与接收探头的超声波接受口处于同一轴线上，自超声波激发口发出超声波时开始计时，至超声波接受口收到超声波时停止计时，获取超声波在待检测样品中的传播时间。
8、进一步的，在脉冲穿透法中，使用脉冲宽度≤1.5t，频率0.5mhz～3.5mhz宽频带探头，频带相对宽度≥60％，并采用正半波或负半波的方式显示超声波信号。
9、进一步的，所述大型结构非均质复合材料包括树脂基纤维增强复合材料、三明治夹芯结构复合材料、内部增强橡胶复合材料，所述大型结构非均质复合材料的厚度为5mm～150mm。
10、相对于现有技术，本发明所述的一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法具有以下优势：
11、本发明所述的一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，通过等比例缩放方式，设计等比例厚度试块，能够实现大型结构非均质复合材料在工程应用上的超声波厚度的精准测量，提高了测量结果的准确性，也能够用以被测量工件平均声速校准，对检测系统零点、声速校准，并能够较为准确地提取平均声速。
1.一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，其特征在于，步骤s4中，将步骤s2中取出的任意两个等比例厚度试块分别记为第m试块、第n试块，第m试块的厚度记为hm，第m试块对应的传播时间记为tm，第n试块的厚度记为hn，第n试块对应的传播时间记为tn，v＝(hm-hn)/(tm-tn)。
3.根据权利要求1所述的一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，其特征在于，步骤s5中，h＝vt。
4.根据权利要求1所述的一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，其特征在于，步骤s3、步骤s5中均采用脉冲穿透法进行超声测厚。
5.根据权利要求4所述的一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，其特征在于，所述脉冲穿透法为：在待检测样品的一侧面设置激发探头，另一侧面设置接收探头，激发探头的超声波激发口与接收探头的超声波接受口处于同一轴线上，自超声波激发口发出超声波时开始计时，至超声波接受口收到超声波时停止计时，获取超声波在待检测样品中的传播时间。
6.根据权利要求4所述的一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，其特征在于，在脉冲穿透法中，使用脉冲宽度≤1.5t，频率0.5mhz～3.5mhz宽频带探头，频带相对宽度≥60％，并采用正半波或负半波的方式显示超声波信号。
7.根据权利要求1所述的一种大型结构非均质复合材料超声波测厚方法，其特征在于，所述大型结构非均质复合材料包括树脂基纤维增强复合材料、三明治夹芯结构复合材料、内部增强橡胶复合材料，所述大型结构非均质复合材料的厚度为5mm～150mm。
