[发明专利]一种碳纤维增强复合材料褶皱缺陷的涡流检测系统

说明书

本发明公开一种碳纤维增强复合材料褶皱缺陷的涡流检测系统，其包括：涡流探头、激励线圈、接收线圈、旋转机构、数控位移平台、计算机、高频函数信号发生器、信号放大器、幅度相位检测器、幅度采集器、相位采集器。本发明中，接收线圈所在平面与激励线圈的中轴线共面，使得涡流探头的输出只受涡流场分布的影响，而不受激励电磁场的影响。本发明不但可以通过涡流信号的幅度增益来检测缺陷的有无，还可以通过相位差的变化来判断褶皱缺陷的类型。尤其是，所设计的涡流探头对碳纤维增强复合材料中的褶皱缺陷特别敏感，而对冲击、断裂等损伤型缺陷不敏感。

技术领域

本发明涉及一种用于检测碳纤维增强复合材料缺陷的检测系统，尤其涉及一种针对碳纤维增强复合材料褶皱缺陷的涡流检测系统，属于复合材料的电磁无损检测领域。

背景技术

碳纤维增强复合材料具有高强度，高耐疲劳性和极低重量等综合优势，已成为航空航天，船舶和汽车结构等领域的重要候选材料。由于碳纤维增强复合材料是层合结构，所以在制造过程中容易出现分层、褶皱等质量问题而导致材料性能失效。目前，根据该类材料的不同特性，已有多种无损检测技术得到应用。由于碳纤维增强复合材料是以碳纤维作为增强体的复合材料，具有导电性, 所以可以通过涡流检测技术进行无损检测。。

中国专利CN104914158B公开了一种用于碳纤维复合材料损伤检测的高频电磁涡流检测系统，包括上位机、位移平台、涡流探头、模拟信号处理单元和数字信号处理单元。该发明在高频10MHz，可以对碳纤维复合材料的损伤进行实时检测。

中国专利CN 104897775 B公开的一种碳纤维树脂基复合材料中频涡流检测系统，包括信号发生模块、涡流传感单元、锁相放大模块和信号采集模块。该发明实现了碳纤维树脂基复合材料特性和损伤的检测与判断。

中国专利CN106645391A公开了一种用于评估碳纤维板缺陷深度的多频涡流检测系统及检测方法。该发明通过测量不同深度缺陷的峰值感应电压及峰值频率来获取缺陷尺寸的信息，从而实现复材板中缺陷深度的评估。

中国专利CN106546657A公开了一种用于检测碳纤维复合材料铺层方向的涡流探头环形阵列法。该发明结合了探头阵列法与近共振频率工作方式进行探头信号感应电压的提取，以极坐标形式呈现出碳纤维层合板铺层方向的信息，能够准确有效地实现碳纤维复合材料层合板铺层的判断。

通过相关报道，目前针对碳纤维增强复合材料的无损检测主要还是集中在冲击、断裂等损伤型缺陷的探伤上。而对于制造过程中出现的褶皱缺陷，尚缺乏专一的、有效的无损检测手段。

发明内容

本发明的目的在于针对碳纤维增强复合材料中褶皱缺陷，提供一种简单方便、精确高效的涡流检测系统及其检测方法。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种碳纤维增强复合材料褶皱缺陷的涡流检测系统，包括：涡流探头、旋转机构、数控位移平台、计算机、高频函数信号发生器、信号放大器、幅度相位检测器、幅度采集器、相位采集器，其中，

所述的涡流探头安装旋转机构上，可实现涡流探头在水平面内360º转动；所述的涡流探头由激励线圈和接收线圈组成；

所述激励线圈平行于待测的碳纤维增强复合材料表面，用于在待测材料内激发出相应分布的涡流场；所述接收线圈所在平面与激励线圈的中轴线共面，且与待测的碳纤维增强复合材料表面垂直。

所述的旋转机构安装在数控位移平台的滑块上，使涡流探头与待测的碳纤维增强复合材料表面之间产生相对的位置移动。

所述的数控位移平台通过控制总线与计算机连接，可通过向数控位移平台发送运动信号来控制涡流探头与碳纤维增强复合材料表面产生相对的运动轨迹。