[發明專利]一種基于電磁傳感測量碳纖維增強塑料的裝置及方法

無效

• 申請號: 201010153711.4
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101813655A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 尹武良;姜劍;陳立晶;宋蕓蕓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02;G01N27/82
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明涉屬于碳纖維增強塑料無損測試技術領域，涉及一種基于電磁傳感測量碳纖維增 強塑料系統。

背景技術

碳纖維增強塑料(CFRP)是一種新型復合材料。尤其在軍用飛機制造上越來越多的使用 這種比鋁材既輕便結實又抗疲勞和腐蝕的新型材料，這樣會使得飛機更輕便和靈活，同時節 省燃油。在新型的民用飛機上也逐步的越來越多地使用這種材料。因此在航空工業中，能開 發一種對碳纖維增強塑料進行無損評估的技術是緊迫和急需的。 C.Boller(C.Boller，R?Dilger，In?flight?aircraft?structure?health?monitoring?based on?smart?structures?technology，AGARD?Conf.Proc.CP?531Smart?Structures?for?Aircraft and?Spacecraft.pp.17，1993.)、R?M?Measures(R?M?Measures，Fibre?optic?sensing?for composite?smart?structures?AGARD?Conf.Proc.CP531，Smart?Structures?for?Aircraft and?Spacecraft(AGARD).1993)和V.Stephen(V.Stephen，S.Kharkovsky，J.Nadakuduti， R.Zoughi，Microwave?field?measurement?of?delaminations?in?CFRP?concrete?members?in a?bridge，Source?unknown.)分別給出基于超聲技術(acoustic?emission)、光纖技術 (optical?fiber)和微波技術microwave?techniques的方法在CFRP的測試中的應用，基 于接觸法測量材料的交流和直流的導電特性而對CFRP進行評估的方法也逐漸開始出現(0 Ceysson，M?Salvia，L?Vincent，Damage?mechanisms?characterization?of?carbon fiber/epoxy?laminates?by?both?electrical?measurements?and?acoustic?emission?analysis. Scripta?Materialia，Vol.34pp1273-80，1996.)。在已報道的研究中，采用電鍍法對碳纖 維露出部分鍍一薄層銅膜從而對CFRP工件進行導電率的測量。但這些方法大部分需要接觸式 測量，使用起來比較繁瑣，不適合于航空業急需的快速、現場測試。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種非接觸、無損對碳纖維增強塑料(CFRP) 的測量裝置與方法，以解決以上提到的問題，本發明利用一種特殊設計的方向性極強的電磁 傳感器。

本發明的目的是這樣實現的：

一種基于電磁傳感測量碳纖維增強塑料的裝置，包括傳感器、信號調理和采集單元、功 率放大器和上位計算機，所述的傳感器包括由在扁平的磁芯上繞線構成的激勵線圈和接收線 圈，以磁芯為中軸，繞線與中軸相平行；上位計算機通過功率放大器與激勵線圈相連，并通 過信號調理和采集單元接收由接收線圈感應的信號；激勵線圈和接收線圈按照繞線方向相互 平行，中軸連成直線的位置關系被置于待檢測的碳纖維增強塑料板上；兩個線圈的相互距離 一定，且由中軸連成的直線與待檢測的碳纖維增強塑料板之間為能夠旋轉的空間位置關系。

作為優選實施方式，繞線為絕緣導線，其直徑為0.1mm-10mm，繞線的匝數為1-10匝； 磁芯的長度為5-10mm，寬度為1-2mm，高度為5-10mm，材料為高導磁物質。

本發明同時提供一種采用所述的測量裝置實現的碳纖維增強塑料測量方法，包括下列步 驟：

1)將激勵線圈和接收線圈按照繞線方向相互平行且中軸連成直線的位置關系放置在碳 纖維增強塑料板上，將中軸連成的直線固定一個角度，對激勵線圈施加激勵信號，采 集接收線圈感應的信號；

2)在保持兩個線圈相互距離一定的情況下使兩線圈中軸連成的直線按照角度遞增的方 式旋轉，或者使碳纖維增強塑料板按照角度遞增的方式旋轉，每遞增一個新的角度， 對激勵線圈施加激勵信號，采集接收線圈上的感應信號；

3)重復步驟2，直至完成360°旋轉；