[发明专利]用于CFRP层压板缺陷检测的平切式传感器探头及扫描检测方法

说明书

本发明公开了一种用于CFRP层压板缺陷检测的平切式传感器探头及扫描检测方法，线圈骨架分为外部的矩形骨架与内部的圆形骨架，圆形骨架固定于矩形骨架内侧底板正中心处，矩形线圈沿矩形骨架外部周向缠绕，矩形线圈的中轴线平行于被测CFRP层压板；圆柱形线圈沿在圆形骨架外部周向缠绕，圆柱形线圈的中轴线垂直于被测CFRP层压板；矩形线圈和圆柱形线圈的中轴线相互垂直，平切式放置，矩形线圈两端导线连接脉冲涡流激励信号源，作为激励线圈，圆柱形线圈两端导线连接采集卡将数据上传到上位机中进行处理，作为接收线圈。抗干扰能力强、灵敏度高、具有自动调零功能。实现了不受提离效应和噪声影响的脉冲涡流扫描检测，在CFRP层压板的微小损伤检测中有较大的应用价值。

技术领域

本发明属于电磁无损检测领域，特别涉及一种用于CFRP层压板缺陷检测的平切式传感器探头及扫描检测方法。

背景技术

碳纤维复合增强材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP)具有强度高、重量轻、高温稳定性好、化学耐久性好等优点，因此被广泛地应用于航空航天、汽车制造和军工产品等领域。甚至碳纤维复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标，但碳纤维层压板在使用过程中容易产生裂纹、分层和冲击损伤，对于飞机而言，即使很小的裂纹都会导致灾难性的飞机故障。为了保证CFRP的结构完整性和可靠性，快速准确的检测CFRP的损伤具有重要意义。

脉冲涡流检测技术作为涡流检测的一种，因其具有丰富的频谱，所含信息量较多，检测速度快，近年来在CFRP损伤检测领域得到了广泛的应用与关注，取得了大量的研究成果，一些研究机构已经推出了实用化的脉冲涡流无损检测仪器。

传感器探头的设计一直是脉冲涡流无损检测领域的关键问题之一。然而在CFRP损伤检测中传统脉冲涡流传感器探头接收线圈提取到的有用信号较小，容易被检测系统中噪声所淹没，无法准确反应碳纤维复合材料的损伤情况。

缺陷的定量化检测一直是脉冲涡流无损检测领域的关键问题之一。然而，传统CFRP涡流检测中，采集到的信号成分复杂无法准确对缺陷进行定量化检测，且针对不同类型传感器探头需要开发适合其自身的扫描检测方法

发明内容

本发明旨在设计一种抗干扰能力强、灵敏度高、具有自动调零功能的传感器探头。解决CFRP缺陷检测过程中有用信号较小易被噪声淹没的问题，并实现缺陷的定量检测。

为解决上述问题，本发明采取以下的技术方案，一种用于CFRP层压板缺陷检测的平切式传感器探头，包括线圈骨架、矩形线圈和圆柱形线圈，线圈骨架分为外部的矩形骨架与内部的圆形骨架，圆形骨架固定于矩形骨架内侧底板正中心处，矩形线圈沿矩形骨架外部周向缠绕，矩形线圈的中轴线平行于被测CFRP层压板；圆柱形线圈沿在圆形骨架外部周向缠绕，圆柱形线圈的中轴线垂直于被测CFRP层压板；矩形线圈和圆柱形线圈的中轴线相互垂直，平切式放置，矩形线圈两端导线连接脉冲涡流激励信号源，作为激励线圈，圆柱形线圈两端导线连接采集卡将数据上传到上位机中进行处理，作为接收线圈。

所述圆形骨架与矩形骨架一体，圆柱形线圈在缠绕完成后套在内部的圆形骨架上。

上述用于CFRP层压板缺陷检测的平切式传感器探头的扫描检测方法，包括以下步骤：

(1)在CFRP层压板表面放置传感器探头，令传感器探头激励电流方向与CFRP纤维方向平行；

(2)操作传感器探头沿垂直纤维方向移动扫描；

(3)以0.05mm距离步进提区扫描路径上各点处脉冲涡流检测接收线圈时域感应电压，并提取每点电压峰值绘制探头感应电压峰值曲线；

(4)通过感应电压峰值曲线反应传感器探头附近CFRP层压板的缺陷信息，判断试件的损伤情况。