研究人员利用蜂窝结构低频局域共振特征提出一种高分辨率成像检测新方法

蜂窝结构因其轻质、高强的优异力学性能，被广泛应用于飞机机身、机翼、航天器等关键部位。然而，在制造和服役过程中，蜂窝结构易产生蒙皮-蜂窝芯脱粘等缺陷，严重威胁结构安全。现有无损检测方法难以兼顾高分辨率与无耦合剂在役检测需求。如何在无耦合剂条件下实现高分辨率、大面积的快速成像检测，一直是该领域需要解决的难题。

中国科学院声学研究所噪声与音频声学实验室原野、刘斌等人提出一种基于蒙皮局域共振模式的高分辨率成像新方法。研究发现，蜂窝结构在低频范围内存在由蒙皮局域共振引起的特殊振动模态，该模态对蒙皮与蜂窝芯之间的连接状态极为敏感。在完好区域，由于蜂窝芯壁对蒙皮的约束作用，局域共振模态下的振动位移主要集中在蜂窝孔洞处，而在蒙皮与芯壁的连接处振幅急剧下降，二者信号幅度差可达约20 dB，且呈周期性变化；当蒙皮-芯脱粘发生时，芯壁对蒙皮的约束作用消失，周期性振幅差异随之消失。利用这一特征，通过使用激光测振仪对金属蜂窝试样进行逐点扫描幅值成像，成像分辨率约0.6 mm，远小于激励频率下的声波波长。对于直径10 mm和20 mm的脱粘缺陷，该方法均能准确定位和清晰成像，检测效果与中心频率20 MHz的水浸聚焦超声C扫描结果相当，证明了该方法用于在役检测中的可行性和工程应用潜力。

相关研究成果2026年8月21日在线发表于国际学术期刊Journal of Sound and Vibration（IF: 5.8）。

本研究得到国家自然科学基金项目（51805528）资助。

图1 (a) 镍基高温合金蜂窝结构频散曲线及局域共振模态； (b) 完好/脱粘区幅值变化对比 （50 kHz激励下产生强烈局域共振）

图2 局域共振成像与超声C扫描结果对比

关键词：

蜂窝结构；局域共振；高分辨率成像；脱粘缺陷；无损检测

参考文献:

Yuan, Ye, Liu, Bin, Cheng Xiaobin, Yang Jun, Zhang Zhiguo. High-resolution imaging based on low frequency localized resonance in honeycomb structures. Journal of Sound and Vibration, 2026, 644: 120081. DOI:10.1016/j.jsv.2026.120081

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jsv.2026.120081