一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法，方法步驟為：對(duì)需要作防水處理的待檢材料用壓敏膠帶進(jìn)行包裹，在粘貼的過程中接縫處壓緊，以達(dá)到防水效果；（2）將包裹有壓敏膠帶的待檢材料放入水浸超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行檢測(cè)；（3）去除待檢材料表面的壓敏膠帶后放回水浸超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)上述測(cè)試流程再次檢測(cè)。本發(fā)明的有益效果在于：既達(dá)到防水效果，又不損失進(jìn)入材料內(nèi)部的聲波能量，進(jìn)行防水包裹后的待檢材料可像常規(guī)材料一樣用于水浸超聲檢測(cè)方法中，提高材料檢測(cè)靈敏度，簡(jiǎn)化操作方法。
【專利說明】一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超聲波檢測(cè)方法，具體涉及一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著復(fù)合材料的廣泛使用，作為保證材料質(zhì)量、檢測(cè)材料缺陷重要手段的超聲檢 測(cè)技術(shù)必不可少。復(fù)合材料因制備工藝完善性問題，容易在材料表面及內(nèi)部形成孔隙、微裂 紋。在水浸超聲檢測(cè)中，將材料直接放入水中，會(huì)造成水由材料表面的孔隙或微裂紋滲入材 料。若表面孔隙與內(nèi)部孔隙連通，則為水進(jìn)入材料內(nèi)部提供了通道，與內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相 互作用，影響材料的力學(xué)、熱物理及其它本征性能，嚴(yán)重降低其使用性能。
[0003] 為避免材料受水污染，常會(huì)改用非接觸式的空氣耦合、電磁耦合和激光耦合，但每 種方式都存在聲能損失大、信號(hào)微弱等局限性?？諝怦詈戏绞绞軜?gòu)件形狀和聲阻抗匹配影 響，聲能在構(gòu)件表面損失大，造成檢測(cè)靈敏度低的問題。電磁超聲檢測(cè)技術(shù)還不十分成熟， 存在換能效率低、信號(hào)微弱的缺點(diǎn)。上述方法雖然能保證材料不被水污染，但它們只對(duì)某些 材料適用，對(duì)于高衰減、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的材料，聲能利用率低，難以達(dá)到更高的檢測(cè)目標(biāo)。若要 充分利用水浸超聲方法阻抗容易匹配、耦合到構(gòu)件中聲能大、檢測(cè)靈敏度高、操作方法簡(jiǎn)單 的優(yōu)點(diǎn)，解決材料與水的隔離問題是一個(gè)必需突破的瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決復(fù)合材料不適合直接用水作耦合劑進(jìn)行超聲檢測(cè)的問題，提出一種復(fù) 合材料水浸超聲波檢測(cè)方法，該方法既達(dá)到防水效果，又不損失進(jìn)入材料內(nèi)部的聲波能量。
[0005] 本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法，其特征在于方法步 驟如下： (1) 對(duì)需要作防水處理的待檢材料用壓敏膠帶進(jìn)行包裹； (2) 將包裹有壓敏膠帶的待檢材料放入水浸超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行檢測(cè)；檢測(cè)過程為： 包裹有壓敏膠帶的待檢材料放入超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，脈沖發(fā)生器向換能器發(fā)射超聲波信號(hào)， 經(jīng)水介質(zhì)進(jìn)入待檢材料中，超聲波在材料底面反射后沿原路返回到達(dá)換能器，再經(jīng)換能器 的壓電轉(zhuǎn)換效應(yīng)傳回脈沖發(fā)生器，所有發(fā)射與接收信號(hào)均由脈沖發(fā)生器傳給數(shù)字示波器進(jìn) 行顯示與分析； (3) 去除待檢材料表面的壓敏膠帶后放回水浸超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)上述測(cè)試流程再次 檢測(cè)。
[0006] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，主要包括脈沖發(fā)生器、換能器、數(shù)字 示波器、夾持裝置和容器；其特征在于：脈沖發(fā)生器分別連接數(shù)字示波器和一個(gè)容器內(nèi)的 換能器，換能器由夾持裝置固定于水面上。
[0007] 進(jìn)一步的，所述壓敏膠帶包括壓敏膠帶基體和壓敏膠，作為隔離材料成為聲波與 材料的耦合介質(zhì)，保證耦合到材料中的聲波能量沒有大幅度降低，確保水浸超聲檢測(cè)方法 對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用。
[0008] 進(jìn)一步的，所述壓敏膠帶是將壓敏膠涂于塑料薄膜基體上而制成的一種特殊膠 帶，是一種真空包裝技術(shù)。具有壓力敏感粘附特性，剝離后不因粘性過大而使膠質(zhì)物體殘留 于材料表面難以去除。與普通透明膠帶相比，這種膠帶對(duì)材料表面灰塵不敏感，能夠與材料 貼合緊密不產(chǎn)生氣泡，且形成真空狀態(tài)，保證聲波的透射效率。
[0009] 進(jìn)一步的，所述壓敏膠帶的聲速為1600m/s，密度在l.Og/cm3附近，故聲阻抗為 0. 16*106g/cm2,與水的聲阻抗0. 15*106g/cm2十分接近。兩種介質(zhì)聲阻抗相差不大時(shí)，其界 面對(duì)垂直入射的聲波幾乎是全透射的。因此，壓敏膠帶在聲場(chǎng)中可以看成近似于水的材料， 對(duì)由水進(jìn)入材料的聲波不產(chǎn)生明顯削弱作用。
[0010] 進(jìn)一步的，所述用壓敏膠帶進(jìn)行包裹，其過程為將壓敏膠帶從材料的一側(cè)開始，對(duì) 被檢材料依次纏繞并緊密粘貼于材料上下表面，用硬物再次按壓，確保膠帶與材料表面不 存在氣泡，膠帶間沒有褶皺。膠帶連接處進(jìn)行重疊處理，待將整個(gè)材料包裹后，再次對(duì)整體 封邊。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于：既達(dá)到防水效果，又不損失進(jìn)入材料內(nèi)部的聲波能量，進(jìn) 行防水包裹后的待檢材料可像常規(guī)材料一樣用于水浸超聲檢測(cè)方法中，提高材料檢測(cè)靈敏 度，簡(jiǎn)化操作方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的水浸超聲檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明的壓敏膠帶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明在檢測(cè)系統(tǒng)中的頻譜效果圖。
[0015] 其中，1為壓敏膠帶基體，2為壓敏膠，3為脈沖發(fā)生器，4為換能器，5為待檢材料， 6為壓敏膠帶，7為數(shù)字示波器，8為夾持裝置，9為容器。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面為本發(fā)明實(shí)施案例，給出的實(shí)例僅為了闡述本方法，而不是為了限制本方法 的范圍。
[0017] 實(shí)施例一，如圖1所示，對(duì)需要作防水處理的待檢材料碳纖維增韌碳化硅陶瓷基 復(fù)合材料--C/SiC，用圖2所示的壓敏膠帶進(jìn)行包裹。在粘貼的過程中注意將接縫處壓 緊，確保能夠阻斷水進(jìn)入的通道，以達(dá)到防水效果。粘貼后的材料表面光滑平坦，沒有褶皺 與氣泡。
[0018] 測(cè)試流程：包裹有壓敏膠帶6的待檢材料5放入水浸超聲波檢測(cè)系統(tǒng)盛有水的容 器9中，脈沖發(fā)生器3向2. 25MHz換能器4發(fā)射超聲波信號(hào)，經(jīng)水介質(zhì)進(jìn)入待檢材料5中。 換能器由夾持裝置8固定于水面上。超聲波在材料5底面反射后沿原路返回到達(dá)換能器4， 再經(jīng)換能器4的壓電轉(zhuǎn)換效應(yīng)傳回脈沖發(fā)生器3。所有發(fā)射與接收信號(hào)均由脈沖發(fā)生器3 傳給數(shù)字示波器7進(jìn)行顯示與分析。
[0019] 去除待檢材料5表面的壓敏膠帶后放回原來位置，經(jīng)上述測(cè)試流程再次檢測(cè)。 [0020] 兩次測(cè)量獲得兩種情況下C/SiC超聲波回波信號(hào)信息，壓敏膠帶對(duì)回波幅值的影 響如表1所示，對(duì)回波頻率的影響如圖3所示。 表1

【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法，其特征在于方法步驟如下： (1) 對(duì)需要作防水處理的待檢材料用壓敏膠帶進(jìn)行包裹； (2) 將包裹有壓敏膠帶的待檢材料放入水浸超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行檢測(cè)；檢測(cè)過程為： 包裹有壓敏膠帶的待檢材料放入超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，脈沖發(fā)生器向換能器發(fā)射超聲波信號(hào)， 經(jīng)水介質(zhì)進(jìn)入待檢材料中，超聲波在材料底面反射后沿原路返回到達(dá)換能器，再經(jīng)換能器 的壓電轉(zhuǎn)換效應(yīng)傳回脈沖發(fā)生器，所有發(fā)射與接收信號(hào)均由脈沖發(fā)生器傳給數(shù)字示波器進(jìn) 行顯示與分析； (3) 去除待檢材料表面的壓敏膠帶后放回水浸超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)上述測(cè)試流程再次 檢測(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟 (2)中的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，主要包括脈沖發(fā)生器、換能器、數(shù)字示波器、夾持裝置和容器；其 特征在于：脈沖發(fā)生器分別連接數(shù)字示波器和一個(gè)容器內(nèi)的換能器，換能器由夾持裝置固 定于水面上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法，其特征在于：所述壓敏 膠帶包括壓敏膠帶基體和壓敏膠，作為隔離材料成為聲波與符合材料的耦合介質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法，其特征在于：所述 壓敏膠帶是將壓敏膠涂于塑料薄膜基體上而制成的一種膠帶。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料水浸超聲波檢測(cè)方法，其特征在于：所述用壓 敏膠帶進(jìn)行包裹，其過程為將壓敏膠帶從材料的一側(cè)開始，對(duì)被檢材料依次纏繞并緊密粘 貼于材料上下表面，用硬物按壓，膠帶連接處進(jìn)行重疊處理，待將整個(gè)材料包裹后，再次對(duì) 整體封邊。
【文檔編號(hào)】G01N1/36GK104280460SQ201410605137
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】陸銘慧, 朱穎, 杜向陽, 段涵囈, 劉勛豐 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)