CN109521093A - 一种应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块 - Google Patents

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郭治文
郭子龙
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Abstract

本发明涉及一种应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，包括有本体，所述本体的上表面包括位于不同水平面的平面，且对应于每个平面的内部预置有两个不同直径的第一分层缺陷和第二分层缺陷。利用超声检测设备去检测本超声对比试块上不同平面的两个分层缺陷，并在发现缺陷后调整增益，使反射波幅达到满屏的80％，保存该增益值，最后在超声检测设备设置参数直接生成TVG曲线，以便于高效地检测出大厚度碳纤维复合材料内的记录缺陷和判废缺陷，而且该试块体积小、重量轻便，易于携带与保存，同时呈阶梯状结构可节省部分碳纤维预浸料，降低试块制作成本，实用性较好，具有较大的实用价值，易于大批量生产，普及推广使用。

Description

一种应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块
技术领域
本发明属于碳纤维复合材料超声检测技术领域，特别涉及一种应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块。
背景技术
随着碳纤维复合材料的应用日益广泛，其无损检测需求也日渐增多，但碳纤维复合材料的检测存在一定特殊性，即其对超声波的衰减严重；当检测较厚的层压板时，单一增益下无法一次性检测出整个厚度区间内的所有缺陷，比如：以较低的增益进行检测时，虽能有效的发现上表面缺陷，但部分中间区域及下表面缺陷则因增益不足无法被检测到，当以较高的增益进行检测时，虽能有效检测到下表面缺陷，但上表面及部分中间区域则会因增益过大导致缺陷信号被噪声所掩盖。此类情形可利用TVG(Time-varied gain，随时间而变化的增益)曲线进行检测，即不同深度区间采用不同增益进行检测；那么怎样知道采用多少增益才能准确检测相应深度区间。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，申请人根据相关验收规范要求(比如：对于较厚的的碳纤维复合材料所应用的局部件其验收要求为“大于Φ4的缺陷即需要记录，超过Φ20的缺陷即判不合格”)，设计出一种可实现两种分层缺陷的TVG曲线制作，以便高效检测大厚度碳纤维复合材料内的记录缺陷和判废缺陷，且块体积小、重量轻便，易于携带与保存，制作成本低，实用性好，易于普及推广使用的应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，包括有本体，所述本体的上表面包括位于不同水平面的平面，且对应于每个平面的内部预置有两个不同直径的第一分层缺陷和第二分层缺陷。
进一步地，所述本体呈等宽阶梯状，包括有两个以上阶梯，每个所述阶梯的内部均预置有所述第一分层缺陷和第二分层缺陷。
进一步地，每个所述阶梯的第一分层缺陷和第二分层缺陷位于同一水平面上，且与本体底面的距离相等。
进一步地，所述本体共有7个阶梯，其长和宽分别为210mm和150mm，所述7个阶梯的高度从高到低依次为29.5mm、24.5mm、19.5mm、14.5mm、10.5mm、7.5mm、5.5mm。
进一步地，每个所述阶梯的第一分层缺陷和第二分层缺陷与本体底面的距离为0.3mm-0.7mm。
进一步地，每个所述阶梯的第一分层缺陷和第二分层缺陷与本体底面的距离为0.5mm。
进一步地，所述7个阶梯的内部预置的第一分层缺陷和第二分层缺陷的深度从深到浅依次为29mm、24mm、19mm、14mm、10mm、7mm、5mm。
进一步地，所述第一分层缺陷和第二分层缺陷均采用两片厚度约为0.02mm的聚四氟乙烯薄膜叠加制作而成。
进一步地，所述第一分层缺陷和第二分层缺陷分别是直径为4mm的分层缺陷和直径为20mm的分层缺陷。
本发明的有益效果是：
本发明通过上述技术方案，即可实现两种分层缺陷的TVG曲线制作，以便于高效地检测出大厚度碳纤维复合材料内的记录缺陷和判废缺陷，而且该试块体积小、重量轻便，易于携带与保存，同时呈阶梯状结构可节省部分碳纤维预浸料，降低试块制作成本，实用性较好，具有较大的实用价值，易于大批量生产，普及推广使用。
附图说明
图1是本发明所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块的结构示意图；
图2是本发明所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块的俯视结构示意图；
图3是本发明所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块的侧视结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图3所示：
本发明实施例提供了一种应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，包括有本体1，所述本体1的上表面包括位于不同水平面的平面，且对应于每个平面的内部预置有两个不同直径的第一分层缺陷2和第二分层缺陷3。具体结构可以为：所述本体1呈等宽阶梯状，包括有两个以上阶梯，每个所述阶梯的内部均预置有所述第一分层缺陷2和第二分层缺陷3，所述第一分层缺陷2和第二分层缺陷3可以分别是直径为4mm的分层缺陷和直径为20mm的分层缺陷，均采用两片厚度约为0.02mm的聚四氟乙烯薄膜叠加制作而成，而且每个阶梯的第一分层缺陷2和第二分层缺陷3最好位于同一水平面上，并与本体1底面的距离相等；如图所示，所述本体1可以包括7个阶梯，其长和宽分别为210mm和150mm，所述7个阶梯的高度从高到低依次为29.5mm、24.5mm、19.5mm、14.5mm、10.5mm、7.5mm、5.5mm，每个阶梯的第一分层缺陷2和第二分层缺陷3与本体1底面的距离为0.3mm-0.7mm；最佳结构是7个阶梯的内部预置的第一分层缺陷2和第二分层缺陷3的深度从深到浅依次为29mm、24mm、19mm、14mm、10mm、7mm、5mm，每个阶梯的第一分层缺陷2和第二分层缺陷3与本体1底面的距离为0.5mm。
利用本发明所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块进行TVG曲线的制作，即通过利用超声检测设备去检测本超声对比试块上不同平面的两个分层缺陷，并在发现缺陷后调整增益，使反射波幅达到满屏的80％，保存该增益值，最后在超声检测设备设置参数直接生成TVG曲线，具体可以为：
Φ4分层缺陷TVG曲线的制作。利用超声检测设备(要求具备TVG曲线绘制功能)去检测超声对比试块上每个阶梯的直径为4mm的第一分层缺陷2，当发现缺陷后调整增益，使反射波幅达到满屏的80％，保存该增益值，然后在超声检测设备设置参数直接生成TVG曲线；具体为：利用超声检测设备的探头在超声对比试块上5.5mm阶梯的阶梯面进行扫查第一分层缺陷2，当发现第一分层缺陷2后调整增益，使反射波幅达到满屏的80％，保存该增益值；采用上述过程依次记录7.5mm、10.5mm、14.5mm、19.5mm、24.5mm、29.5mm阶梯的第一分层缺陷2反射波幅达满屏80％时的增益值，最后根据保存的增益值设置超声检测设备参数直接生成TVG曲线。
同理，Φ20分层缺陷TVG曲线的制作。利用超声检测设备(要求具备TVG曲线绘制功能)去检测超声对比试块上每个阶梯的直径为20mm的第二分层缺陷3，当发现缺陷后调整增益，使反射波幅达到满屏的80％，保存该增益值，然后在超声检测设备设置参数直接生成TVG曲线；具体为：利用超声检测设备的探头在超声对比试块上5.5mm阶梯的阶梯面进行扫查第二分层缺陷3，当发现第二分层缺陷3后调整增益，使反射波幅达到满屏的80％，保存该增益值；采用上述过程依次记录7.5mm、10.5mm、14.5mm、19.5mm、24.5mm、29.5mm阶梯的第二分层缺陷3反射波幅达满屏80％时的增益值，最后根据保存的增益值设置超声检测设备参数直接生成TVG曲线。
这样，通过本发明所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块即可实现两种分层缺陷(Φ4分层缺陷和Φ20分层缺陷)的TVG曲线制作，以便于高效地检测出大厚度碳纤维复合材料内的记录缺陷和判废缺陷，而且该试块体积小、重量轻便，易于携带与保存，同时呈阶梯状结构可节省部分碳纤维预浸料，降低试块制作成本，实用性较好，具有较大的实用价值，易于大批量生产，普及推广使用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，其特征在于：包括有本体(1)，所述本体(1)的上表面包括位于不同水平面的平面，且对应于每个平面的内部预置有两个不同直径的第一分层缺陷(2)和第二分层缺陷(3)。
2.根据权利要求1所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，其特征在于：所述本体(1)呈等宽阶梯状，包括有两个以上阶梯，每个所述阶梯的内部均预置有所述第一分层缺陷(2)和第二分层缺陷(3)。
3.根据权利要求2所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，其特征在于：每个所述阶梯的第一分层缺陷(2)和第二分层缺陷(3)位于同一水平面上，且与本体(1)底面的距离相等。
4.根据权利要求3所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，其特征在于：所述本体(1)共有7个阶梯，其长和宽分别为210mm和150mm，所述7个阶梯的高度从高到低依次为29.5mm、24.5mm、19.5mm、14.5mm、10.5mm、7.5mm、5.5mm。
5.根据权利要求3或4所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，其特征在于：每个所述阶梯的第一分层缺陷(2)和第二分层缺陷(3)与本体(1)底面的距离为0.3mm-0.7mm。
6.根据权利要求5所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，其特征在于：每个所述阶梯的第一分层缺陷(2)和第二分层缺陷(3)与本体(1)底面的距离为0.5mm。
7.根据权利要求4所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，其特征在于：所述7个阶梯的内部预置的第一分层缺陷(2)和第二分层缺陷(3)的深度从深到浅依次为29mm、24mm、19mm、14mm、10mm、7mm、5mm。
8.根据权利要求1至4中任一或6或7所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，其特征在于：所述第一分层缺陷(2)和第二分层缺陷(3)均采用两片厚度约为0.02mm的聚四氟乙烯薄膜叠加制作而成。
9.根据权利要求1至4中任一或6或7所述应用于大厚度碳纤维复合材料检测的超声对比试块，其特征在于：所述第一分层缺陷(2)和第二分层缺陷(3)分别是直径为4mm的分层缺陷和直径为20mm的分层缺陷。
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