Page 44 - 无损检测2022年第三期
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帅家盛, 等:
基于光学传声器的非接触超声无损检测技术
足以处理蜂窝芯结构; 对数据的频谱分析也表明, 其
超声波宽带激励检测的一次检测结果包含了样件多
个不同频率的共振, 可以同时揭示不同频率下的材料
特征。这种单侧布置远离表面的宽带非接触检测技
术也适用于航空航天 CFRP类材料的超声检测。
2.3.2 CFRP 与 GFRP 蜂窝夹层复合材料的检测
样件为两块蜂窝芯三明治结构复合板, 尺寸( 长
× 宽 × 厚) 均为620mm×230mm×13mm , 其外观
及缺陷位置如图 11 所示( 图中红色虚线内为检测扫
描区域, 1inch=25.4 mm )。两个样件面板分别为
CFRP和 GFRP ( 玻璃纤维增强塑料) 层压板, 中间为
蜂窝芯, 底板材料与面板材料相同, 面板与蜂窝芯界
面预置了多种缺陷, 有聚四氟乙烯( PTFE ) 胶带、 石墨
板、 聚乙烯衬底材料、 1.3mm 深的蜂窝芯塌陷以及多
个尺寸的脱模剂处理区域。这些人工预置缺陷基本
图 10 样件的光学传声器非接触超声检测结果 覆盖了复合材料生产过程中可能产生的脱黏或外来
由以上分析可以看出, 光学传声器检测的分辨率 夹杂物缺陷。
图 11 样件外观及缺陷位置示意
该类蜂窝夹芯结构件是航空航天业中常用的零 轮廓调整为线轮廓, 传声器扩展为 8 通道, 则扫查速
件, 一般采用喷水穿透法对其进行超声无损检测, 检 度可以再提高 8 倍。
测频率为0.5~1MHz 。试验采用光学传声器穿透法 两个样件的 C 扫描检测结果如图 12 所示( 图
进行检测, 使用的脉冲激励激光波长为 532nm , 脉冲 中带通滤波频率为1.15~1.20MHz )。从图12 ( a ),
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重复频率为 10kHz , 机器扫查速度 可达 2 m · s , ( b ) 中无法识别缺陷位置, 这与样件右半部分信号
x 和 y 轴扫描步进可设置为0.5mm ( 小于预置缺陷 幅度减小的大椭圆形区域有关( 该区域碰巧做脱模
尺寸和 3mm 的蜂窝间距), 也可设置为 1 mm 或 剂处理, 蜂窝与面板未黏接, 因此该脱黏遮掩了下面
2mm , 这样扫描分辨率不受扫描步进的限制, 只取 的人工缺陷)。对比图 12 ( a ),( c ) 可见, 使用带通滤
决于光学超声系统自身的扫 描分辨率。接收器 A 波器后, 未滤波前没出现的缺陷变得可见。这体现
扫描的采样率为 25 MHz , 试验证明其扫查速度能 了高带宽激光激励光学传声器检测技术的优势, 避
与最先进的液体耦合扫查相媲美, 约为空气耦合超 免了耗时耗力地使用不同频率换能器对工件进行多
声扫查速度的 10 倍。如用圆柱透镜将激励激光束 次检测。
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2022 年 第 44 卷 第 3 期
无损检测
