[发明专利]一种复合材料冲击损伤的超声检测装置及方法

权利要求书

1.一种复合材料冲击损伤的超声检测装置，其特征在于，包括方形的水槽(1)，所述水槽(1)中设置有扫查架(2)，所述扫查架(2)的下端连接有试样夹持装置(3)；所述水槽(1)中相对两个侧壁(11)上均设置有安装孔(111)，且所述试样夹持装置(3)与两个所述侧壁(11)平行设置；所述安装孔(111)内安装有水浸探头(4)；两个所述水浸探头(4)均通过导线与超声发射接收仪(5)相连。

2.如权利要求1所述的复合材料冲击损伤的超声检测装置，其特征在于，两个所述安装孔(111)同轴设计。

3.如权利要求1所述的复合材料冲击损伤的超声检测装置，其特征在于，所述试样夹持装置(3)包括三个依次相连的试样夹持位。

4.如权利要求1所述的复合材料冲击损伤的超声检测装置，其特征在于，所述试样夹持装置(3)与所述扫查架(2)通过紧固件相连。

5.如权利要求1所述的复合材料冲击损伤的超声检测装置，其特征在于，所述水浸探头(4)与所述安装孔(111)之间设置有密封圈(6)。

6.一种利用如权利要求1～5任一项所述的复合材料冲击损伤的超声检测装置的超声检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将对比试块放入试样夹持装置(3)中，并将所述试样夹持装置(3)与扫查架(2)相连；

S2：计算两个水浸探头(4)之间的距离；

S3：根据两个所述水浸探头(4)之间的距离，将两个所述水浸探头(4)分别安装于两个安装孔(111)中，并将两个所述水浸探头(4)通过导线与超声发射接收仪(5)相连；

S4：向水槽(1)中注水，并通过所述扫查架(2)带动所述试样夹持装置(3)移动，使所述对比试块浸入水中；

S5：开启超声发射接收仪(5)，对两个所述水浸探头(4)之间的距离进行微调；

S6：微调结束后，对两个所述水浸探头(4)进行固定，并根据所述对比试块标定检测参数，检测对比试块，得到所述对比试块的检测图像；

S7：对所述对比试块检测完毕后，将所述对比试块从所述试样夹持装置(3)上取下，并将待测试样(8)安装于所述试样夹持装置(3)上；

S8：通过所述扫查架(2)带动所述待测试样(8)运动，同时所述水浸探头(4)对所述待测试样(8)进行超声检测，得到超声检测图像；

S9：根据所述超声检测图像以及根据所述对比试块的检测图像确定缺陷分割阈值，计算所述待测试样(8)上的冲击损伤情况。

7.如权利要求6所述的超声检测方法，其特征在于，步骤S2中计算两个水浸探头(4)之间的距离包括：

S21：根据如下公式(1)和公式(2)计算H值：

δ＝D/2 (2)

式中，δ为工件中焦点深度，F为水中焦距，H为探头到工件表面距离，D为复合材料层压板厚度，C₁为超声波在水中传播速度，C₂为超声波在工件中传播速度；

S22：根据H与δ计算两个所述水浸探头(4)之间的间距；两个所述水浸探头(4)之间的距离为2H+δ。

8.如权利要求6所述的超声检测方法，其特征在于，步骤S5中对两个所述水浸探头(4)之间的距离进行微调包括：对两个所述水浸探头(4)之间的距离进行调整，并对超声信号幅值进行检测；在检测参数保持不变的情况下，以接收到的所述超声信号幅值最大时两个所述水浸探头(4)之间的距离为最终距离。

9.如权利要求6所述的超声检测方法，其特征在于，步骤S8中通过所述扫查架(2)带动所述待测试样(8)运动包括，通过所述扫查架(2)带动所述待测试样(8)进行蛇形运动。

10.如权利要求6所述的超声检测方法，其特征在于，步骤S9中根据所述超声检测图像以及根据所述对比试块的检测图像确定缺陷分割阈值，计算所述待测试样(8)上的冲击损伤情况包括：统计所述超声检测图像中超声信号的幅值，根据对比试块检测图像确定的所述缺陷分割阈值，进行二值化处理，获得所述待测试样(8)中冲击损伤的面积，及所述冲击损伤的面积占整个待测试样(8)面积的比例。