[發明專利]非金屬與金屬粘接質量的干耦合板波檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201911034155.6
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110749651B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 高曉進;江柏紅;高增華;張昊
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/24;G01N29/265;G01N29/28;G01N29/44
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 李明里

本發明涉及一種非金屬與金屬粘接質量的干耦合板波檢測方法及裝置，屬于無損檢測技術領域，解決非金屬與金屬粘接結構必須使用耦合劑和無法從復合材料一側檢測的問題；方法包括順序連接計算機、數據采集卡、超聲儀和干耦合超聲探頭組成干耦合板波檢測裝置；制作對比試塊，采用干耦合板波檢測裝置對對比試塊進行探測，調節超聲儀的增益，使超聲儀的檢測靈敏度符合設定要求；采用調節好檢測靈敏度的干耦合板波檢測裝置，對被檢件進行掃查，探測并確定所述被檢件的脫粘缺陷位置和邊界。本發明不使用耦合劑，可從復合材料側對復合材料與金屬粘接結構粘接質量進行快速、高可靠性的檢測，有效地保障復合材料與金屬制品粘接質量和使用安全性。

技術領域

本發明涉及無損檢測技術領域，尤其是一種非金屬與金屬粘接質量的干耦合板波檢測方法及裝置。

背景技術

纖維增強樹脂基復合材料與金屬套粘結構是一種新型的熱防護結構。該結構中復合材料的厚度為1mm-10mm，金屬材料的厚度為3mm-15mm。外部的纖維增強樹脂基復合材料可起到防熱作用，保護內部零件不被高溫損壞，內部的金屬保證結構的高強度。該結構中，粘接質量不好時會直接影響結構的力學性能，甚至可能導致復合材料層脫落等嚴重后果，造成重大事故，因此，必須采用有效的無損檢測方法對其粘接質量進行檢測。

目前，金屬與非金屬粘接質量采用的方法為超聲多次回波反射法，但該方法只能從金屬側進行檢測，需要使用液體耦合劑，且只適用于金屬厚度小于8mm的情況；如果被檢測結構的金屬材料在結構的內部，超聲探頭無法接觸到，且厚度較厚，則無法使用超聲多次回波反射法進行檢測，其它傳統的超聲檢測方法也無法檢測；此外，超聲檢測使用液體耦合劑會對復合材料造成污染。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種非金屬與金屬粘接質量的干耦合板波檢測方法及裝置，解決了復合材料與金屬粘接結構不能使用耦合劑和無法從復合材料一側檢測的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明公開了一種非金屬與金屬材料粘接質量的干耦合板波檢測裝置，包括計算機、數據采集卡、超聲儀和超聲探頭，所述超聲探頭為干耦合超聲探頭，包括兩個探頭，一個為發射探頭，另一個為接收探頭；每個探頭都包括探頭晶片和柔性貼合裝置；所述探頭晶片安裝于探頭前端，用于發射或者接收超聲波板波信號；所述柔性貼合裝置，安裝于所述探頭晶片的前端，與探頭晶片聲阻抗匹配，在設定的壓力下，能夠與被檢件的表面貼合，用于實現超聲波的干耦合；

探測時，所述發射探頭和接收探頭位于被檢件的同側，所述發射探頭和接收探頭側面貼合并排組成超聲探頭對，在施加壓力下，所述發射探頭和接收探頭端部與被檢件表面垂直并貼合；所述發射探頭和接收探頭的探頭晶片與被檢件表面之間的夾角相同。

本發明還一種非金屬與金屬材料粘接質量的干耦合板波檢測方法，采用上述的干耦合板波檢測裝置進行檢測，包括如下步驟：

步驟S1、順序連接計算機、數據采集卡、超聲儀和干耦合超聲探頭組成干耦合板波檢測裝置；

步驟S2、制作包含有人工脫粘缺陷區域的對比試塊；

步驟S3、采用所述干耦合板波檢測裝置對所述對比試塊的人工脫粘缺陷區域和非缺陷區域進行探測，用于調節所述干耦合板波檢測裝置中超聲儀的增益，使所述超聲儀的檢測靈敏度符合設定的靈敏度要求；

步驟S4、采用調節好檢測靈敏度的干耦合板波檢測裝置，對被檢件進行掃查探測，確定所述被檢件的脫粘缺陷位置；

步驟S5、在脫粘缺陷位置附近移動探頭,確定缺陷的邊界。

進一步地，所述干耦合超聲探頭包括兩個探頭，一個為發射探頭，另一個為接收探頭；每個探頭都包括探頭晶片和柔性貼合裝置；所述探頭晶片安裝于探頭前端，用于發射或者接收超聲波板波信號；所述柔性貼合裝置，安裝于所述探頭晶片的前端，與探頭晶片聲阻抗匹配，在施加壓力下，能夠與被檢件的表面貼合，用于實現超聲波的干耦合。