技术领域
[0001] 本发明涉及但不限于复合材料件的超声波检测技术领域，尤指一种蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法。
相关背景技术
[0002] 蜂窝夹层结构件在航空航天领域的应用越来越广泛，由于这种零件对超声波的衰减较大，所以检测方式一般采用穿透法检测。
[0003] 现有穿透法检测，通过脉冲波进行C扫描检测方式对检测区域的衰减能量进行成像，以判断出检测区域的缺陷位置，然而，C扫描检测后无法判定缺陷性质，且受检测场所的限制，上述C扫描检测方式难以对于外场检测和装机结构件进行检测。
具体实施方式
[0044] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0045] 上述背景技术中已经说明，针对蜂窝夹层结构件的检测，通常使用穿透法检测法。具体来说，该穿透检测法通常采用两个探头，分别放置在试件两侧，一个将脉冲波发射到被检件中，另一个接收穿透被检件后的脉冲信号，依据脉冲波穿透被检件后能量的变化来判断内部缺陷的情况。当材料均匀完好时，穿透波幅度高且稳定；当材料中存在一定尺寸的缺陷或存在材质的剧烈变化时(如分层，脱粘)，由于缺陷遮挡了一部分穿透声能，或材质引起声能衰减，可使穿透波幅度明显下降甚至消失；上述穿透法检测对于缺陷尺寸的判断取决于喷嘴的直径(通常是4～6mm)。该穿透检测法的优势在于不存在盲区问题，对表面、近表面缺陷和内部缺陷具有相同的检出能力。但检测时需要注意工件表面多余的表面膜应及时处理否则影响检测结果。表面有目视可见的缝隙或孔洞时应采用胶带封闭防止进水。缺陷的取向对穿透衰减影响不大，另外，由于声波仅在试件中通过一次，比反射法减少一半的材质衰减。因此这种检测方式的首要因素是具有高的穿透能量，而不是它的分辨率。这种方法无法得知缺陷深度的信息以及对缺陷进行定性。
[0046] 对于蜂窝夹层结构件采用的另一种检测方式就是敲击，这种敲击检测方式依靠人耳来分辨缺陷区与正常区的差异，其缺点是检测者的经验很重要，长时间靠耳朵听会产生误判，并且对环境的要求很高，要在很安静的环境下进行检测。
[0047] 针对现有穿透法检测法无法判定缺陷性质，且受到检测场的限制较大的问题，本发明实施例提供一种蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法，具体为一种确定蜂窝夹层结构件中缺陷在零件深度方向的位置的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0048] 本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0049] 图1为本发明实施例提供的一种蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法，可以包括如下执行步骤：
[0050] 第一步：确定合适的超声波检测仪，确定超声波检测仪的类型和性能指标；
[0051] 本发明实施例中需要使用到的超声波检测仪是脉冲反射式检测仪，这种仪器发射一个持续时间很短的电脉冲，由激励探头发射脉冲超声波，并接收在零件中反射回来的脉冲波信号，通过检测信号的返回时间和幅度判断是否存在缺陷和缺陷的大小。目前，常使用的超声波检测仪为数字式超声检测仪，主要的性能指标有垂直线性范围5％～95％，误差≤6％，水平线性范围0～90％，误差≤2％，总增益(衰减)量≥60dB，精度每20dB±1dB。
[0052] 第二步：确定合适的探头
[0053] 超声波探头是用来产生与接收超声波的器件，是组成超声检测系统最重要的组件之一。超声波探头的性能直接影响到发射超声波的特性，影响到超声波的检测能力，其作用是将电能转换为声能，并将声能转换为电能，影响探头的性能指标主要有探头的频率和晶片尺寸。
[0054] 上述影响探头的两个性能中，超声波的频率在很大程度上决定了超声波对缺陷的探测能力，频率高，波长短，声束窄、扩散角小，能量集中，发现小缺陷的能力强，但是频率越大衰减也越大；反之则相反。另外，晶片尺寸大，近场的覆盖范围大，但是指向角小，发现小缺陷的能力强。
[0055] 基于上述分析，在选择探头时需要综合考虑探头的两个指标，包括探头的频率和晶片尺寸，既能实现对零件的穿透又可以实现对要求发现的最小缺陷的检测；具体的，结构件的材料衰减越大，则采用频率越小，检测大厚度的结构件，采用大直径探头较为有利，检测厚度较小的结构件，采用小直径探头较为合适。通过试验得出蜂窝夹层结构件的最小可检测缺陷尺寸与蜂窝格尺寸有关，最小可检测缺陷尺寸例如为3～4倍蜂窝格边长，例如约为3.5倍蜂窝格边长，如图2所示，为本发明实施例提供的蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法中最小可检出缺陷尺寸示意图。
[0056] 本发明实施例中，在对蜂窝夹层结构件进行脉冲反射法检测时，例如使用2.25MHz/0.5"的单晶直探头。
[0057] 第三步：制作对比试块
[0058] 对比试块能有效的确定检测参数并验证要求检测的最小缺陷能否被发现。在制作对比试块时应尽量保证对比试块与待检测结构件的材料、厚度和成型工艺等相同或相近；其中，对比试块包括上面板、下面板，粘接于上面板与下面板之间的蜂窝，且对比试块上的指定位置形成有预设缺陷尺寸的缺陷结构。
[0059] 缺陷尺寸：缺陷的具体尺寸可以参照被检测蜂窝夹层结构件所要求检出的最小缺陷尺寸来定。
[0060] 缺陷结构：将两层特氟龙叠加，使用锡纸进行包裹，起到固定两层特氟龙的作用。
[0061] 缺陷位置：1)在上面板与蜂窝结构之间；2)在下面板与蜂窝结构之间。如图3所示，为采用本发明例提供的蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法所制作出的对比试块的结构示意图，图3中的上图为俯视图，下图为A‑A面的剖视图。
[0062] 第四步：缺陷的判定
[0063] 本发明实施例提供的超声检测方法的检测原理为：由超声波探头发射脉冲波到工件(例如为对比试块或待检测结构件)内部，通过观察来自工件的缺陷或工件底面反射情况来对工件进行检测。图4为采用本发明实施例提供的蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法对工件上缺陷进行检测的示意图，图4中的a图显示出工件中各区域，b图为良好区的底波示意图，c图为检测到缺陷时底波消失的示意图，图4中b图和c图中“多次反射”为蜂窝板反射的波形。
[0064] 该步骤中，缺陷的判定过程为：首先调整检测仪的参数，脉冲重复频率为400Hz，能量为400V，阻尼为100Ω，信号模式为全波；再将探头放置在对比试块的良好区，调节检测仪的增益使得试块的底波(为判断是否为零件的底波，可以用手沾取耦合剂拍打探头放置位置的下面板相应位置，如果波动，就是底波)达到荧光屏的60％‑80％，再将探头分别放置在试块的两个缺陷区上，若底波消失即表示能明显的识别出缺陷，如图3中的，即可在此检测条件下对被检测结构件进行检测。
[0065] 在通过对比试块验证出结构件上的最小可检测缺陷后，最后对蜂窝夹层结构件进行检测，将探头耦合在上面板，慢慢移动探头，保证探头的移动区域具有一定的重叠，在检测结构件过程中若发现底波消失，如图3所示，那么即可判断缺陷位置在上面板和蜂窝之间。如果发现“底波”略微前移，此时用手沾取耦合剂拍打探头放置位置的下面板的相应位置上，整个“底波”不动，这时的“底波”为下面板和蜂窝之间的缺陷产生的反射波，这时能判断上面板和蜂窝之间不存在脱粘缺陷，脱粘缺陷可能存在于下面板和蜂窝之间，为了更准确的判断缺陷位置，应将探头放置在下面板上，若出现如图3所示的波形，即可判断下面板和蜂窝之间存在缺陷。
[0066] 本发明实施例提供的蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法，通过选取用于进行蜂窝夹层结构件检测的超声波检测仪的类型和性能指标，以及选取超声波检测仪所使用的探头，包括探头的频率和晶片尺寸；并且根据待检测蜂窝夹层结构件的的材料、厚度和成型工艺制作对比试块；从而采用所选取的超声波检测仪和探头，通过首先对对比试块的无缺陷区域和缺陷区域进行检测，在确定出能检测出结构件上最小缺陷尺寸的基础上，对被测蜂窝夹层结构件进行检测，以检测蜂窝夹层结构件是否存在脱粘缺陷，以及所检测出缺陷在蜂窝夹层结构件深度方向的位置。本发明实施例提供的便携式超声检测方法，用于对复合材料蒙皮和蜂窝胶接结构件的脱粘进行检测，对于外场检测和装机件的检测更加易于实施，且本检测方法操作简单，不受检测场所的限制，具备如下有益效果：
[0067] 1)能直观的反映缺陷在蜂窝夹层结构件深度方向的位置，例如具体在上面板与蜂窝之间，还是在下面板与蜂窝之间；
[0068] 2)能实现对缺陷的定性检测，即判定出缺陷是否为脱粘缺陷；
[0069] 3)能实现对蜂窝夹层结构件的便携式检测，不受检测场所的限制，尤其对外场检测和装机件的检测；
[0070] 4)该便携式超声检测方法不受环境的限制，对温度和噪音都没有要求。
[0071] 以下通过一个具体实施示例对本发明实施例提供的蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法的实施方式进行示意性说明。
[0072] 实施示例
[0073] 在对某型机的蜂窝夹层结构件进行喷水穿透法检测时，发现有一处显示C扫衰减大于验收门槛，如图5所示，为本发明实施示例中C扫描得到的缺陷位置示意图，但是设计部门需要明确给出这种衰减显示到底是何种性质的缺陷以及缺陷在零件深度方向的位置。
[0074] 采用本发明实施例提供的蜂窝夹层结构件的便携式超声检测方法对图5所示缺陷显示区进行检测，使用的仪器为EPOCH600,探头为2.25MHz/0.5”的直探头，首先将探头放置在试块的良好区上将底波调整到满屏的80％，如图6所示，为本发明实施示例中对试块的良好区进行检测的底波示意图，并验证在对比试块上能否发现上、下面板的缺陷。在完成验证后，再将探头放置在零件缺陷显示的上面板上处，波形如图7所示，为本发明实施示例中对零件的缺陷位置上面板处进行检测的波形示意图，此时底波略微前移，波高增加，这时能判断上面板和蜂窝之间不存在脱粘缺陷，因为如果存在脱粘缺陷超声波是不会穿透过来的，但是此时还是不能十分的确定下面板和蜂窝之间是否存在脱粘缺陷。最后再将探头放置在下面板上，波形如图8所示，为本发明实施示例中对零件的缺陷位置下面板处进行检测的波形示意图。此时超声波声束没有穿透零件，在穿透下面板后就由于缺陷将超声声束反射回去。这样就能判断出C扫衰减大于门槛值的区域是由于下面板和蜂窝之间出现了脱粘缺陷产生的。
[0075] 虽然本发明所揭露的实施方式如上，但内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
