复合材料缺陷的高压气体耦合超声检测方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料缺陷的高压气体耦合超声检测方法，主要通过改变检测环境的压强(增加检测环境中的耦合气体密度)，降低超声传播衰减程度，来提高缺陷检测的精度和灵敏度。该方法具有非接触、非浸入、完全无损的特点，使用灵活方便，能够实现快速在线扫查，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于无损检测领域。
技术介绍
复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑等领域，近几年更是得到了飞速发展。然而由于复合材料的非均质性和各向异性，在制造过程中工艺不稳定，容易产生缺陷；在应用过程中，由于疲劳累积、撞击、腐蚀等物理化学的因素影响，复合材料也容易产生缺陷，且这些缺陷很大一部分产生在复合材料内部，不容易直接观测到，存在很大的使用安全隐患，因此，对复合材料进行制造和使用过程中的无损检测就显得尤为重要。目前，尽管有多种方法可用于复合材料的无损检测，但其中以超声检测方法最为有效、方便，发展也最快。用于超声无损检测的传统方法是接触式的，即在超声探头和待测试件之间必须用水或其他液体作为声耦合介质。这种传统方法对于复合材料试件的检测不是完全适用的，主要原因是水会使试样受潮或变污，且有可能渗入损伤处，这会严重影响构件的力学强度和尺寸稳定；其次，对机器进行在役定期例行检查和维修时，水耦合超声检测方法也不适用；再次，使用其他液体声耦合介质时，检测后的耦合剂的清理也很费时。非接触的空气耦合超声检测方法是解决这个问题的新途径，空气耦合式超声波无损检测技术具有非接触、非浸入、完全无损的特点，特别是能够实现快速在线扫查，使得该技术有很好的应用前景。超声波在媒质中传播时，如果一部分声能不可逆地转换为媒质的其他形式的能量，那么这部分超声波能量就被耗散掉了。超声波在空气中传输时，衰减系数与温度、相对湿度、大气压力等均有很大关系，对检测环境参数进行优化，可以降低超声传播过程中的衰减程度，来提高缺陷的检测精度和灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用空气耦合探头对复合材料的内部缺陷进行检测，通过改变检测环境的压强(增加检测环境中的耦合气体密度)，以提高缺陷检测的精度和灵敏度。本专利技术提出的，其原理在于对流体媒质中平面声波(纵波)的吸收主要有两部分组成对于切变粘性引起的吸收衰减系数α η和热传导引起的吸收衰减系数α κ，吸收衰减和散射衰减取决于介质的特性。其中权利要求1.一种，其特征在于通过改变检测环境的压强(增加检测环境中的耦合气体密度)，降低超声传播衰减程度，来提高缺陷检测的精度和灵敏度。2.根据权利要求I所述的优化方法，其步骤如下A、确定待检测复合材料工件的相关参数，包括试件厚度T、声速C等，保证在一定的激励电压和增益的情况下超声波可以穿透试件。B、确定所选用的发射和接收空气耦合超声探头，同为标称频率500KHZ，近场距离 60mm,孔径 20mm。C、将被测试件放置于发射和接收换能器之间，调节探头的水平位置使两探头轴线保持一致，同时调节好距离使接收到的A扫描波形幅值达到最大。D、将空气耦合超声换能器和被测试件置于密闭加压室内，在标准大气压下观测接收到的A扫描波形并记录最大幅值，关闭加压室并利用加压设备(如空气增压泵等)增加加压室内空气压强，在增压过程中实时观测A扫描波形的幅值变化。E、根据密闭室情况进行加压，达到可承受的安全压力时(如3个标准大气压)，观测A 扫描波形幅值，如幅值过大则减小增益，如幅值过小则增大激励电压，直至接收到较理想的 A扫波形为止。F、对复合材料试件进行C扫查，得到其C扫描图像。G、对于关键部位或是较复杂曲面的检测，采用小型独立的密闭加压系统，使检测更加灵活方便，进而有效提高检测灵敏度和检测效率。全文摘要本专利技术公开了一种，主要通过改变检测环境的压强(增加检测环境中的耦合气体密度)，降低超声传播衰减程度，来提高缺陷检测的精度和灵敏度。该方法具有非接触、非浸入、完全无损的特点，使用灵活方便，能够实现快速在线扫查，具有很好的应用前景。文档编号G01N29/11GK102608214SQ201210073568公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日专利技术者周世圆, 徐尧, 徐春广, 王洪博, 肖定国, 赵新玉, 郝娟 申请人:北京理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐春广，王洪博，徐尧，肖定国，赵新玉，郝娟，周世圆，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：