[發明專利]聲發射與水壓試驗相結合的復合材料氣瓶檢驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201810026234.1
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108318344A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 鄭津洋;王棟亮;廖斌斌;蔣鵬;顧超華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種聲發射與水壓試驗相結合的復合材料氣瓶檢驗裝置，包括通過管路連接至復合材料氣瓶的水壓泵；其特征在于，在所述管路上設有壓力表和壓力傳感器，水泵調節系統通過信號線分別連接壓力傳感器和水壓泵；復合材料氣瓶水平放置，瓶身表面布置了分別通過信號線連接至聲發射檢測系統的六個諧振式傳感器和兩個寬頻傳感器，諧振式傳感器用于檢測100～200kHz頻率范圍的發射源事件，寬頻傳感器用于檢測10～1000kHz頻率范圍的發射源事件；聲發射檢測系統同時采集來自諧振式傳感器和寬頻傳感器的聲發射信號，以及來自壓力傳感器的壓力變化數據；

諧振式傳感器和兩個寬頻傳感器的布置方式為：兩個諧振式傳感器分別布置在兩側封頭頂部，以兩個諧振式傳感器及一個寬頻傳感器為一組沿圓周方向均勻間隔布置在一側的封頭與筒體過渡段處；兩組傳感器之間相互交錯排列，其中任意一個傳感器均與另一側過渡段處的任意兩個傳感器構成三角形陣列，且兩側傳感器之間的任意連線都不與復合材料氣瓶的水平軸線平行。

2.利用權利要求1所述裝置的復合材料氣瓶檢驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)聲速測量

在不注水不加壓的復合材料氣瓶上進行聲速測量；采用時差計算方法確定復合材料氣瓶表面聲速，記錄各傳感器的間距、平均時差和聲速信息；

(2)衰減特性分析

在不注水不加壓的復合材料氣瓶上進行聲信號衰減特性實驗，確定預先設定的傳感器布置是否合適；具體是：在各傳感器處進行斷鉛試驗，使得最遠的兩個傳感器之間的斷鉛響應頻率應大于80dB；

(3)定位校準

在不注水不加壓的復合材料氣瓶上進行定位校準；在封頭與筒體過渡段處設置的每個傳感器處和每三個傳感器構成的三角形陣列中心部位進行斷鉛激勵，定位校準結果要求各傳感器的時差定位偏差小于10％的最大傳感器間距；

(4)水壓試驗

將待測復合材料氣瓶注滿水，然后零壓加壓至1.5倍公稱工作壓力作為水壓試驗壓力，同時確定水壓試驗中分級加載的曲線；

所述分級加載是指，在水壓試驗過程中以n個包括升壓、保壓、泄壓的階段性加載方式逐步升壓至水壓試驗壓力；其中，n取5～10，由公稱工作壓力決定；保壓時間至少為4min；泄壓是指泄壓至前次升壓時的最大壓力；在整個分級加載過程中，全程采集各傳感器的聲發射信號數據和壓力數據；

(5)數據分析

在復合材料氣瓶的聲發射特征中，選擇聲發射撞擊數和聲發射幅度參數作為記錄和分析對象，建立聲發射撞擊數和聲發射幅度參數隨著壓力變化的趨勢圖，根據各壓力階段的聲發射撞擊數的數量和聲發射信號幅值的分布情況來分析復合材料損傷變化情況。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在注滿水后正式加壓之前，對待測復合材料氣瓶進行最大壓力5MPa的多次預壓，以排除加壓過程中管口連接處的摩擦噪聲。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對保壓壓力低于水壓試驗壓力三分之一的分級加載階段不設置泄壓階段。