[发明专利]一种薄壁CFRP管件内部质量超声相控阵在线测试方法

摘要

本发明涉及一种薄壁纤维增强树脂基复合材料(CFRP)管件内部质量超声相控阵在线测试方法，属于纤维增强树脂基复合材料内部质量超声相控阵在线测试技术领域，适用于测定管壁直径范围在20～30mm，壁厚范围在0.6～1.5mm的CFRP管件内部质量无损测试试验，即所述的薄壁CFRP管件的外径为20～30mm，壁厚为0.6～1.5mm，该测试方法主要用来测试薄壁CFRP管件内部分层、空洞、疏松等缺陷类型。

主权项

1.一种薄壁CFRP管件内部质量超声相控阵在线测试方法，其特征在于该方法的步骤包括：(1)制备带有缺陷的CFRP管件标准对比试件；(2)选用具有成像功能的超声相控阵检测仪和超声相控阵换能器连接，所述的超声相控阵检测仪的工作频率范围为1MHz‑30MHz，水平线性误差不大于2％，垂直线性误差不大于8％；所述的超声相控阵换能器的中心频率为15MHz‑20MHz，阵元间隙为0.1mm‑0.2mm，阵元数为32个，由矩形压电陶瓷晶片构成的阵元以半圆形式布局，嵌于超声相控阵换能器基体内，偏转角范围为0°‑150°；(3)对步骤(1)制备的标准对比试件进行超声相控阵测试；所述的超声相控阵测试，使凹阵探头发射超声波，超声波到达标准对比试件管壁方法为：首先将相控阵探头固定在标准对比试件上；然后开启水泵，利用真空泵实时吸收进行水循环耦合；最后使超声相控阵探头平行于CFRP管件标准对比试件长度方向匀速移动，移动过程中使用超声主机发射电脉冲激发底部并返回到晶片阵列上，晶片阵列通过压电效应将电信号传输到超声主机上，在移动探头的同时观察相控阵超声仪显示器中显示出CFRP管件标准对比试件中的回波信号形成的图像和波形信号A；将得到的超声波波形信号A上的人工标准缺陷的回波反射信号调节到荧光屏满幅度的50％～80％之间的某一幅度作为标准灵敏度；(4)将相控阵探头从标准对比试件上拆下，然后采用步骤(2)中得到的标准灵敏度加6dB对待测试的薄壁CFRP管件进行超声相控阵测试；所述的超声相控阵测试方法为：首先使用相控阵探头对待测试的薄壁CFRP管件进行固定，然后开启水泵，利用真空泵实时吸收进行水循环耦合；最后使用超声主机发射电脉冲激发凹阵探头，使凹阵探头发射超声波，超声波到达待测试的薄壁CFRP管壁底部并返回到晶片阵列上，利用超声相控阵换能器将采集到的回波反射声波信号转换成电信号，通过数据传输电缆送入超声相控阵检测仪保存得到超声波信号曲线B和C型扫描图；(5)根据步骤(4)得到的超声波信号曲线和C型扫描图判读缺陷信息；所述的相控阵探头包括两个凹阵探头、水泵和编码器，凹阵探头为一半圆结构，半圆结构的两端分别固定安装有抱紧轮，半圆结构的内部中心有周向凹槽，周向凹槽内固定安装有晶片阵列，周向凹槽的两侧均布有小孔，水泵的管路位于凹阵探头的外侧且通过凹阵探头上的小孔向晶片与对待测试的薄壁CFRP管件之间的间隙内充水；所述的编码器固定安装在凹阵探头的外侧，编码器用于对待测试的薄壁CFRP管件的缺陷位置进行轴向定位。