[发明专利]一种碳纤维复合材料分层缺陷的涡流检测方法与系统

说明书

本发明公开一种碳纤维复合材料分层缺陷的涡流检测方法与系统，包括下列步骤：1）使两线圈相邻边的电流方向相同，形成一个串联式线圈；2）将该串联式线圈作为涡流探头的检测线圈；用激励源产生正弦波作为激励信号，该激励信号被施加于该涡流探头上；3）检测时，计算涡流探头的输出功率P；4）设定阈值P₀，若输出功率P≥P₀，则说明涡流探头的输出功率较大，碳纤维复合材料板在厚度方向上的导电性能稳定，该碳纤维复合材料板的检测点附近没有分层缺陷，若输出功率PP₀，则说明涡流探头实际的输出功率变小，碳纤维复合材料板在厚度方向上的导电性能下降，该碳纤维复合材料板的检测点下方存在分层缺陷。能对弱导电材料进行无损检测。

技术领域

本发明涉及一种针对碳纤维复合材料的无损检测方法与系统，尤其涉及针对该材料分层缺陷的检测方法与检测系统，属于复合材料的电磁无损检测领域。

背景技术

碳纤维复合材料是一种新型结构材料，具有强度高、重量轻的优越性能，在民用、军事、航空航天等领域都得到了广泛的应用。由于碳纤维复合材料自身的结构特点，在加工和使用的过程中，极易造成分层缺陷的出现。因此，为保证碳纤维复合材料的品质，开展碳纤维复合材料无损检测，特别是针对分层缺陷的无损检测技术，越来越受到关注。

由于碳纤维复合材料的导电性能较差，常规的低频涡流检测技术在碳纤维复合材料内所产生的涡流非常微弱。涡流信号强度及其灵敏度都很低，难以被涡流探头有效地拾取。

为克服上述困难，一般采用10MHz以上高频涡流检测方法。但是，高频涡流检测系统实现起来较为困难，信号拾取和放大过程也易受到外界干扰。

中国专利CN104914158B公开了一种用于碳纤维复合材料损伤检测方法，是一种利用电磁感应原理进行检测的常规无损检测方法。该方法利用线圈在导体内激发出涡流，在涡流区域内若存在损伤，则会影响该区域内涡流场的分布，并在线圈上感应出相应的电压变化。涡流检测对导体的检测检测效果较好，因此非常适合金属材料。但是，碳纤维复合材料属于弱导电材料，其电阻率的高频电磁涡流检测系统，其特征在于，其包括上位机、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。该发明的高频电磁涡流检测系统可以对碳纤维复合材料的损伤进行实时检测，整个检测系统高频工作，可达10MHz，其检测灵敏度高，可对碳纤维复合材料中的微小损伤进行损伤定位，整个检测系统集成程度高，体积小。

中国专利CN 104897775 B公开了一种碳纤维树脂基复合材料中频涡流检测系统，其包括信号发生模块、涡流传感单元、锁相放大模块和信号采集模块。该系统对碳纤维复合材料冲击、断裂等损伤进行检测与判断，操作简单、效率高、价格低廉。设计机构合理，有效减少提离效应的影响，同时，各模块的设计对于微小信号具有很高的灵敏度，检测能力强。但该专利不涉及对分层缺陷的检测。

通过相关资料，碳纤维复合材料的涡流检测存在信号微弱、灵敏度低的问题。目前有两种思路来克服：第一种是提高涡流检测频率，利用10MHz以上高频涡流检测系统来达到目标；第二种是提高处理电路灵敏度和放大增益，利用高精度放大器提高信号强度。而且目前针对碳纤维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。而对于碳纤维复合材料制造过程中出现的分层缺陷，尚缺乏专一的、有效的无损检测手段。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于针对碳纤维复合材料低电导率的特性，提供一种涡流检测方法与系统，并能实现对碳纤维复合材料内的分层缺陷的无损检测。

本发明的一个目的是提供一种针对碳纤维复合材料分层缺陷的涡流检测方法，该方法的特征在于其实施过程包括下列步骤：

步骤一：将两个大小相同的矩形线圈共面并排放置；再将两个线圈进行串联，使两线圈相邻边的电流方向相同，形成一个串联式线圈。在外观上看，该串联式线圈类似一个“8”字形。