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非接触光学超声检测系统复合材料检测应用

   日期:2024-01-12     来源:JECO嘉盛智检    浏览:120    评论:0    
核心提示:非接触光学超声无损检测系统无论是穿透模式还是反射模式均可有效检测出复合材料中直径为3mm的分层类缺陷;该套检测系统的可检测最小直径为0.25mm的缺陷,系统灵敏度相对空气耦合超声更高、检测速度更快、带宽更宽、分辨率高。

  随着碳纤维、玻璃纤维等复合材料在各个行业的应用越来越广泛,其生产制造的质量问题逐渐引起了关注,检测要求越来越高。

  复合材料的超声检测,最初采用的是传统的脉冲回波扫查,需要考虑探头和工件的耦合,检测效果受耦合状态的影响,且有些工件不适合接触耦合剂,所以发展出了空气耦合超声检测技术。空耦技术解决了耦合不良和耦合剂对工件的影响问题,但是越来越高的灵敏度要求使得空耦技术不能满足所有检测需求,主要体现在以下两方面:

  1、受限于被检测产品的外形结构和使用要求,空气耦合超声穿透法检测工艺不满足工艺要求;

  2、随着检测规范对检测灵敏度要求的提高,空气耦合超声检测技术检测灵敏度不满足要求。

       非接触光学超声检测技术完美的解决了以上两方面的问题,该方法检测精度高,真正的宽频带(最大10Hz至4MHz),对工件表面状态要求低。

设备实物图

  非接触光学超声检测使用宽频带的光学传感器作为激光超声的接收单元,它不仅可以接收激光超声信号还可以接收空气耦合压电探头或热声发生器产生的超声波信号,其分辨率更高,可用于精确测量发射探头的声场。虽然由于超声波信号在空气中的衰减,这种方法的带宽被局限于 10Hz 到 4MHz,但是它的接收带宽仍然有传统压电晶片式的换能器的 10倍。因此,检测不同材料时,无需更换探头,微秒级别的超声脉冲可以被它可靠的接收,并同时实现高分辨率的时域信号显示和频谱分析。
  设备主要组成部分:激光激励部分、光学传感器接收部分、超声信号采集部分、电脑主机及软件(激光系统控制部分、超声采集分析部分、电器控制部分)、机械工装及配套附件。
        检测过程和效果参见以下应用案例:

 应用案例1:穿透法碳纤维板检测

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穿透法碳纤维板检测布置
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碳纤维板中φ3mm缺陷清晰可见

 应用案例2:反射法碳纤维板检测
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     检测布置图      检测结果最小直径3mm的分层缺陷清晰可见

 应用案例3:反射法检测22mm厚碳纤维板

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22mm厚碳纤维板检测布置图
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22mm厚碳纤维板检测不同深度最小φ3mm的缺陷

 应用案例4:反射法检测玻璃纤维蜂窝结构

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反射法检测变壁厚玻璃纤维蜂窝板布置图

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变壁厚玻璃纤维蜂窝检测结果

  结论:非接触光学超声无损检测系统无论是穿透模式还是反射模式均可有效检测出复合材料中直径为3mm的分层类缺陷;该套检测系统的可检测最小直径为0.25mm的缺陷,系统灵敏度相对空气耦合超声更高、检测速度更快、带宽更宽、分辨率高。


 
 
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