[發明專利]用于CFRP層壓板缺陷檢測的平切式傳感器探頭及掃描檢測方法

在審

• 申請號: 202210362976.8
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114720556A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 范文茹;楊光
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01N27/9013
• 分類號: G01N27/9013
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

本發明公開了一種用于CFRP層壓板缺陷檢測的平切式傳感器探頭及掃描檢測方法，線圈骨架分為外部的矩形骨架與內部的圓形骨架，圓形骨架固定于矩形骨架內側底板正中心處，矩形線圈沿矩形骨架外部周向纏繞，矩形線圈的中軸線平行于被測CFRP層壓板；圓柱形線圈沿在圓形骨架外部周向纏繞，圓柱形線圈的中軸線垂直于被測CFRP層壓板；矩形線圈和圓柱形線圈的中軸線相互垂直，平切式放置，矩形線圈兩端導線連接脈沖渦流激勵信號源，作為激勵線圈，圓柱形線圈兩端導線連接采集卡將數據上傳到上位機中進行處理，作為接收線圈。抗干擾能力強、靈敏度高、具有自動調零功能。實現了不受提離效應和噪聲影響的脈沖渦流掃描檢測，在CFRP層壓板的微小損傷檢測中有較大的應用價值。

技術領域

本發明屬于電磁無損檢測領域，特別涉及一種用于CFRP層壓板缺陷檢測的平切式傳感器探頭及掃描檢測方法。

背景技術

碳纖維復合增強材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP)具有強度高、重量輕、高溫穩定性好、化學耐久性好等優點，因此被廣泛地應用于航空航天、汽車制造和軍工產品等領域。甚至碳纖維復合材料在飛機上的用量和應用部位已成為衡量飛機結構先進性的重要指標，但碳纖維層壓板在使用過程中容易產生裂紋、分層和沖擊損傷，對于飛機而言，即使很小的裂紋都會導致災難性的飛機故障。為了保證CFRP的結構完整性和可靠性，快速準確的檢測CFRP的損傷具有重要意義。

脈沖渦流檢測技術作為渦流檢測的一種，因其具有豐富的頻譜，所含信息量較多，檢測速度快，近年來在CFRP損傷檢測領域得到了廣泛的應用與關注，取得了大量的研究成果，一些研究機構已經推出了實用化的脈沖渦流無損檢測儀器。

傳感器探頭的設計一直是脈沖渦流無損檢測領域的關鍵問題之一。然而在CFRP損傷檢測中傳統脈沖渦流傳感器探頭接收線圈提取到的有用信號較小，容易被檢測系統中噪聲所淹沒，無法準確反應碳纖維復合材料的損傷情況。

缺陷的定量化檢測一直是脈沖渦流無損檢測領域的關鍵問題之一。然而，傳統CFRP渦流檢測中，采集到的信號成分復雜無法準確對缺陷進行定量化檢測，且針對不同類型傳感器探頭需要開發適合其自身的掃描檢測方法

發明內容

本發明旨在設計一種抗干擾能力強、靈敏度高、具有自動調零功能的傳感器探頭。解決CFRP缺陷檢測過程中有用信號較小易被噪聲淹沒的問題，并實現缺陷的定量檢測。

為解決上述問題，本發明采取以下的技術方案，一種用于CFRP層壓板缺陷檢測的平切式傳感器探頭，包括線圈骨架、矩形線圈和圓柱形線圈，線圈骨架分為外部的矩形骨架與內部的圓形骨架，圓形骨架固定于矩形骨架內側底板正中心處，矩形線圈沿矩形骨架外部周向纏繞，矩形線圈的中軸線平行于被測CFRP層壓板；圓柱形線圈沿在圓形骨架外部周向纏繞，圓柱形線圈的中軸線垂直于被測CFRP層壓板；矩形線圈和圓柱形線圈的中軸線相互垂直，平切式放置，矩形線圈兩端導線連接脈沖渦流激勵信號源，作為激勵線圈，圓柱形線圈兩端導線連接采集卡將數據上傳到上位機中進行處理，作為接收線圈。

所述圓形骨架與矩形骨架一體，圓柱形線圈在纏繞完成后套在內部的圓形骨架上。

上述用于CFRP層壓板缺陷檢測的平切式傳感器探頭的掃描檢測方法，包括以下步驟：

(1)在CFRP層壓板表面放置傳感器探頭，令傳感器探頭激勵電流方向與CFRP纖維方向平行；

(2)操作傳感器探頭沿垂直纖維方向移動掃描；

(3)以0.05mm距離步進提區掃描路徑上各點處脈沖渦流檢測接收線圈時域感應電壓，并提取每點電壓峰值繪制探頭感應電壓峰值曲線；

(4)通過感應電壓峰值曲線反應傳感器探頭附近CFRP層壓板的缺陷信息，判斷試件的損傷情況。