[发明专利]声发射与水压试验相结合的复合材料气瓶检验装置及方法

权利要求书

1.一种声发射与水压试验相结合的复合材料气瓶检验装置，包括通过管路连接至复合材料气瓶的水压泵；其特征在于，在所述管路上设有压力表和压力传感器，水泵调节系统通过信号线分别连接压力传感器和水压泵；复合材料气瓶水平放置，瓶身表面布置了分别通过信号线连接至声发射检测系统的六个谐振式传感器和两个宽频传感器，谐振式传感器用于检测100～200kHz频率范围的发射源事件，宽频传感器用于检测10～1000kHz频率范围的发射源事件；声发射检测系统同时采集来自谐振式传感器和宽频传感器的声发射信号，以及来自压力传感器的压力变化数据；

谐振式传感器和两个宽频传感器的布置方式为：两个谐振式传感器分别布置在两侧封头顶部，以两个谐振式传感器及一个宽频传感器为一组沿圆周方向均匀间隔布置在一侧的封头与筒体过渡段处；两组传感器之间相互交错排列，其中任意一个传感器均与另一侧过渡段处的任意两个传感器构成三角形阵列，且两侧传感器之间的任意连线都不与复合材料气瓶的水平轴线平行。

2.利用权利要求1所述装置的复合材料气瓶检验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)声速测量

在不注水不加压的复合材料气瓶上进行声速测量；采用时差计算方法确定复合材料气瓶表面声速，记录各传感器的间距、平均时差和声速信息；

(2)衰减特性分析

在不注水不加压的复合材料气瓶上进行声信号衰减特性实验，确定预先设定的传感器布置是否合适；具体是：在各传感器处进行断铅试验，使得最远的两个传感器之间的断铅响应频率应大于80dB；

(3)定位校准

在不注水不加压的复合材料气瓶上进行定位校准；在封头与筒体过渡段处设置的每个传感器处和每三个传感器构成的三角形阵列中心部位进行断铅激励，定位校准结果要求各传感器的时差定位偏差小于10％的最大传感器间距；

(4)水压试验

将待测复合材料气瓶注满水，然后零压加压至1.5倍公称工作压力作为水压试验压力，同时确定水压试验中分级加载的曲线；

所述分级加载是指，在水压试验过程中以n个包括升压、保压、泄压的阶段性加载方式逐步升压至水压试验压力；其中，n取5～10，由公称工作压力决定；保压时间至少为4min；泄压是指泄压至前次升压时的最大压力；在整个分级加载过程中，全程采集各传感器的声发射信号数据和压力数据；

(5)数据分析

在复合材料气瓶的声发射特征中，选择声发射撞击数和声发射幅度参数作为记录和分析对象，建立声发射撞击数和声发射幅度参数随着压力变化的趋势图，根据各压力阶段的声发射撞击数的数量和声发射信号幅值的分布情况来分析复合材料损伤变化情况。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在注满水后正式加压之前，对待测复合材料气瓶进行最大压力5MPa的多次预压，以排除加压过程中管口连接处的摩擦噪声。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对保压压力低于水压试验压力三分之一的分级加载阶段不设置泄压阶段。