[发明专利]包括具有磁力弹簧平衡的桁条探头的无损检测装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于检测结构的装置和方法，特别是涉及用于对结构例如桁条的接近受限特征的无损测试的装置和构造。

背景技术

结构的无损检测（NDI）涉及在没有损坏结构或没有要求结构显著分解的情况下对结构的彻底检查。通常无损检测是优选的，以避免为了检测而拆除部件相关的计划、劳力、成本，并避免损坏结构的潜在风险。无损检测在需要对结构外部/或内部彻底检查的许多应用中是可取的。例如，无损检测通常用于飞行器工业以检测飞机结构任何类型内部或外部损坏或结构中的瑕疵。NDI还用于飞机构造组件的初始制造。其用于确保在制造该部件时没有程序问题或可能的外来材料嵌入到该部件中。在结构制造期间和/或一旦结构投入使用后，可对其执行检测。例如，对于制造和将来进行的使用，可能需要检查从而验证结构的完整性和合适性。不过，在没有分解结构的情况下对其接触内表面常常是比较困难或不可能的，例如从飞机拆除部件以便检查。

通常进行无损检测的结构包括复合结构，例如，复合夹层结构和其他粘合面板和组件，例如帽状桁条或由碳纤维和石墨环氧树脂(Gr/Ep)材料增强的帽状桁条或帽状加强件以及共同固化或共同粘结的帽状桁条。在这方面，由于工程质量、设计灵活性和低重量（例如硬度重量比），复合结构通常用于所有飞行器工业。因此，检测复合结构以识别任何缺陷常常是可取的，例如裂纹、孔洞或孔隙，这些会严重影响复合结构的性能。

可使用各种类型传感器来执行无损检测。一个或更多传感器可在要检查的结构部分上面移动，并接收关于该结构的数据。例如，脉冲回波（PE）、透射传输（TT）或剪切波传感器可用于获得超声波数据，例如结构中的厚度测量、层缺陷和孔隙的探测、外来材料的探测和/或裂纹探测。共振、脉冲回波或机械阻抗传感器可用于提供孔洞或孔隙的指示，例如在结构粘合线中。飞机结构的高分辨率检测通常利用半自动超声波检验（UT）来执行，以提供被检测结构或被检测部件的平面图像。例如，可利用单面脉冲回波超声波（PEU）检验来检测实心层压板以及可利用双面透射超声波（TTU）检验来检测复合夹层结构。在脉冲回波超声波（PEU）检验中，超声波传感器，例如超声波换能器，被定位在毗邻或接近待检测结构的一个表面。例如，PEU换能器发送超声波信号到被检测结构里并从该结构接收超声波信号的反射。在透射传输超声波检测中，配对的超声波传感器（例如换能器或换能器和接收器的配对），被定位为彼此面向并接触在结构的相反侧。由换能器中的至少一个发送超声波信号，穿透该结构并由另一个换能器接收。由传感器（例如PEU和TTU换能器）采集的数据通常由处理元件处理，并且处理的数据可通过显示器展示给用户。数据采集板和数据管理软件可用于检测数据的收集和显示，例如在计算机监视器上显示该数据作为被检测结构（例如帽状桁条）的图像表示，补充以该检测的相应色彩和/或图形数据以允许合格的检查员进行检查。

无损检测通常可由技术员在结构上移动适当的传感器来手动执行。手动扫描要求训练有素的技术员在需要检测的结构部分上移动传感器。手动扫描通常涉及技术员沿一个方向重复地从一侧向另一侧移动传感器而同时沿另一个方向指引(index)传感器。另外，因为传感器通常不使位置信息和采集的数据关联，所以当扫描结构时，正手动扫描结构的相同技术员还必须观察传感器显示器以确定是否有任何缺陷存在于结构中。因此检测质量很大程度取决于技术员的表现，不仅与传感器运动有关，而且与技术员解释显示数据的专注程度有关。因此，结构的手动扫描是耗时、劳动强度大且容易出现人为错误。

半自动检测系统也已经开发出来。例如，移动式自动扫描系统通常是采用固定框架且具有通常适用于超声波检测的一个或更多自动扫描头的移动式扫描系统。MAUS系统可使用脉冲回波、剪切波以及透射传输传感器。该固定框架可通过真空吸盘，磁体或类似固定方法附着在被检测结构的表面。小型化MAUS（微型MAUS）系统可以是由技术员在结构表面手动移动的便携式装置。